RU2722831C1 - Device for electrochemical removal of urea for portable apparatus for extrarenal blood purification - Google Patents
Device for electrochemical removal of urea for portable apparatus for extrarenal blood purification Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722831C1 RU2722831C1 RU2019133070A RU2019133070A RU2722831C1 RU 2722831 C1 RU2722831 C1 RU 2722831C1 RU 2019133070 A RU2019133070 A RU 2019133070A RU 2019133070 A RU2019133070 A RU 2019133070A RU 2722831 C1 RU2722831 C1 RU 2722831C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- level sensor
- degassing chamber
- gas
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
- A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
- A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
- A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
- A61M1/1601—Control or regulation
- A61M1/1603—Regulation parameters
- A61M1/1605—Physical characteristics of the dialysate fluid
Abstract
Description
Устройство электрохимического удаления мочевины для носимого аппарата внепочечного очищения кровиUrea electrochemical removal device for wearable extrarenal blood purification apparatus
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для удаления мочевины из отработанного диализирующего раствора в составе систем внепочечного очищения крови.The invention relates to medical equipment, and in particular to devices for removing urea from spent dialysis solution as part of extrarenal blood purification systems.
Известно устройство для электрохимического разложения мочевины [1]. Корпус устройства состоит из трех герметичных отсеков. В рабочем отсеке протекает электролиз, и располагаются рабочие поверхности электродов, контактные площадки размещаются в двух контактных отсеках, в каждом из которых однополярные электроды соединяются контактными винтами, шайбами и гайками. В верхней крышке устройства установлен миниатюрный 2-пиновый разъем с защелкой, пригодный для самостоятельного подключения пользователем. Допускается произвольная ориентация устройства в пространстве. Возможно использование электродов из любых материалов. Корпус является герметичным и ударопрочным.A device for electrochemical decomposition of urea [1]. The device case consists of three sealed compartments. Electrolysis proceeds in the working compartment, and the working surfaces of the electrodes are located, the contact pads are located in two contact compartments, in each of which the unipolar electrodes are connected by contact screws, washers and nuts. In the top cover of the device there is a miniature 2-pin connector with a latch, suitable for independent connection by the user. Arbitrary orientation of the device in space is allowed. It is possible to use electrodes from any materials. The housing is sealed and shockproof.
Недостатком устройства является отсутствие дегазации, что требует применения внешних дегазаторов для очистки раствора от газообразных продуктов электролизаThe disadvantage of this device is the lack of degassing, which requires the use of external degassers to clean the solution from gaseous electrolysis products
Известен электролизер для электрохимической очистки диализирующего раствора [2]. Устройство содержит корпус с размещенными в нем параллельно электродами, причем высота катодов больше высоты анодов. Электроды выполнены платиново-титановыми с двусторонним каталитическим покрытием. В нижней части корпуса имеется патрубок для входа диализирующего раствора, в верхней части корпуса выше верхнего края катодов патрубок для выхода очищенного диализирующего раствора. Выше патрубка имеется сепарационная камера для отделения газообразных продуктов реакции от диализирующего раствора и патрубок для выхода этих продуктов из корпуса.Known electrolyzer for electrochemical purification of a dialysis solution [2]. The device comprises a housing with electrodes placed in it in parallel, and the height of the cathodes is greater than the height of the anodes. The electrodes are made of platinum-titanium with a bilateral catalytic coating. In the lower part of the casing there is a nozzle for entering the dialysis solution, in the upper part of the housing above the upper edge of the cathodes a nozzle for the outlet of the purified dialysing solution. Above the nozzle there is a separation chamber for separating the gaseous reaction products from the dialysis fluid and a nozzle for the exit of these products from the housing.
Недостатком устройства является близкое расположение патрубков для выхода газообразной и жидкой фракции, что приводит к невозможности наклона устройства перпендикулярно плоскости электродов, так как жидкость может попасть в патрубок для газовой фракции даже при небольшом наклоне. Также близкое расположение выходного патрубка к поверхности электродов не позволяет обеспечить эффективную дегазацию, так как коалесценция мелких пузырьков газа занимает продолжительное время и пузырьки, образующиеся в верхней части электролизера, остаются растворенными в жидкости.The disadvantage of this device is the close location of the nozzles for the exit of the gaseous and liquid fractions, which makes it impossible to tilt the device perpendicular to the plane of the electrodes, since liquid can enter the nozzle for the gas fraction even with a slight inclination. Also, the close location of the outlet pipe to the surface of the electrodes does not allow for effective degassing, since the coalescence of small gas bubbles takes a long time and the bubbles formed in the upper part of the cell remain dissolved in the liquid.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для электрохимической очистки диализирующего раствора в электролизере [3]. В корпусе устройства-электролизера выполнены две сообщающиеся между собой камеры, в одной из которых размещены катоды и аноды, а в другой - датчик уровня, причем нижний контакт датчика уровня установлен выше уровня выходного отверстия диализирующего раствора, а верхний - ниже уровня отверстия для выхода газов. Обе камеры сообщаются между собой двумя каналами, нижний из которых расположен ниже уровня выходного отверстия диализирующего раствора, а верхний - на уровне отверстия для выхода газов. Патрубок для выхода газов соединен с клапаном, управляемым от сигнала датчика уровня.The closest in technical essence is a device for electrochemical purification of a dialysis solution in an electrolyzer [3]. Two interconnected chambers are made in the body of the electrolytic device, one of which has cathodes and anodes, and the other has a level sensor, with the lower contact of the level sensor installed above the level of the dialyzed fluid outlet and the upper contact below the level of the gas outlet . Both chambers communicate with each other by two channels, the lower of which is located below the level of the outlet of the dialysis solution, and the upper one is at the level of the outlet for the exit of gases. The gas outlet pipe is connected to a valve controlled by a signal from a level sensor.
Недостатком устройства является нарушение нормального функционирования при наклоне в плоскости электродов, заключающегося в попадании воздуха в трубку для раствора или попадания раствора в газоотводную трубку. Даже незначительный поворот в данной плоскости изменяет ключевые особенности взаимного расположения патрубков, контактов датчика уровня и каналов между камерами, на которых основан процесс дегазации раствора. В связи с этим данное устройство не может применяться в носимых аппаратах «искусственная почка», так как поддержание постоянной ориентации устройства в пространстве возможно лишь в стационарных диализных аппаратах.The disadvantage of this device is a violation of normal functioning when tilted in the plane of the electrodes, which consists in air entering the tube for the solution or getting the solution into the vent pipe. Even a slight rotation in this plane changes the key features of the relative positioning of the nozzles, the contacts of the level sensor and the channels between the chambers, on which the process of degassing the solution is based. In this regard, this device cannot be used in wearable devices "artificial kidney", as maintaining a constant orientation of the device in space is possible only in stationary dialysis machines.
Задачами изобретения является создание устройства для электрохимического удаления мочевины из отработанного диализирующего раствора с высокой эффективностью дегазации, нормально функционирующего при углах наклона до 60°, безопасного и применимого в носимых аппаратах внепочечного очищения крови.The objectives of the invention is to provide a device for the electrochemical removal of urea from spent dialysis solution with high degassing efficiency, normally functioning at tilt angles of up to 60 °, safe and applicable in wearable devices, extrarenal blood purification.
Техническим результатом является портативное устройство электрохимического удаления мочевины из отработанного диализирующего раствора для применения в носимой аппаратуре внепочечного очищения крови, сохраняющее нормальное функционирование при углах наклона, соответствующих повседневным наклонам тела пациента, обеспечивающее скорость удаления мочевины, превышающую ее суточную выработку, и высокую эффективность удаления газа из раствора.The technical result is a portable device for the electrochemical removal of urea from spent dialysis solution for use in wearable apparatus for extrarenal blood purification, maintaining normal operation at tilt angles corresponding to the daily inclinations of the patient’s body, providing a urea removal rate exceeding its daily output and high gas removal efficiency from solution.
Это достигается за счет того, что по сравнению с известным устройством для электрохимической очистки диализирующего раствора в электролизере, содержащим корпус, имеющий сообщающиеся камеры и снабженный патрубком для входа диализирующего раствора, патрубком для выхода очищенного диализирующего раствора и патрубком для выхода газа, расположенным в верхней части корпуса и соединенным с запорным клапаном, имеющим возможность открываться при опускании уровня диализирующего раствора ниже нижнего электрода и закрываться при подъеме уровня диализирующего раствора до верхнего электрода датчика уровня,This is achieved due to the fact that, in comparison with the known device for electrochemical purification of a dialysate in an electrolyzer, comprising a housing having communicating chambers and equipped with a nozzle for entering the dialysing solution, a nozzle for exiting the purified dialysing solution and a nozzle for gas outlet located in the upper part the case and connected to a shut-off valve having the ability to open when lowering the dialysate level below the lower electrode and close when the dialysate level rises to the upper electrode of the level sensor,
в заявляемом устройстве в одной из камер - рабочей - с возможностью подключения к разъемам блока управления, задающего плотность тока для электрохимического разложения мочевины, размещены аноды и катоды, в другой - камере дегазации - размещен датчик уровня, электроды которого установлены с возможностью подачи сигналов в блок управления, патрубок для выхода очищенного диализирующего раствора расположен в нижней части корпуса, патрубок для выхода газа расположен в одной с датчиком уровня камере дегазации, сообщающейся с рабочей камерой посредством трубки, камера дегазации имеет два отсека, сообщающихся по газовой и водной фазам посредством каналов, а датчик уровня имеет по пять электродов, выполненных в виде пластин, расположенных друг над другом, причем крайние электроды расположены в верхней и нижней частях камеры дегазации.in the inventive device in one of the chambers - the working one - with the ability to connect to the connectors of a control unit that sets the current density for the electrochemical decomposition of urea, anodes and cathodes are placed, in another - a degassing chamber - a level sensor is installed, the electrodes of which are installed with the possibility of feeding signals to the unit control, the outlet for the outlet of the purified dialysis solution is located in the lower part of the housing, the outlet for the gas outlet is located in the degassing chamber connected to the working chamber through a tube, the degassing chamber has two compartments communicating through the gas and water phases through the channels, and the level sensor has five electrodes made in the form of plates located one above the other, and the extreme electrodes are located in the upper and lower parts of the degassing chamber.
Возможность нормального функционирования при существенных углах наклона устройства достигается за счет расположения разъема для выхода газа и разъема для выхода жидкости на максимальном расстоянии друг от друга на одной вертикальной оси. Это реализовано в отдельной камере дегазации, заполненной газом не менее чем на треть, куда жидкостно-газовая смесь из рабочей камеры попадает сверху, при этом газовая фракция удаляется из верхней части камеры, а жидкостная - протекает вниз. Граница раздела сред определяется по датчику уровня, имеющему пять электродов, реализованных в виде пластин. Допустимый уровень наклона устройства, при котором сохраняется точное функционирования, в таком случае будет равен в зависимости от плоскости арктангенсу отношений расстояния между ближайшими электродами к длине и ширине электрода. Это позволяет достичь углов наклона в плоскости рабочих электродов до 60° от вертикали и в перпендикулярной вертикальной плоскости - до 32° от вертикали, что соответствует наклонам тела человека вперед и вбок соответственно, при расположении устройства параллельно спине, что позволяет использовать устройство в носимых аппаратах внепочечного очищения крови. Кроме того, благодаря наличию клапана, реагирующего на уровень жидкости, углы наклона, превышающие указанные выше, не приводят к отказу устройства, а лишь временно не позволяют удалять газ. Ни при каких углах наклона жидкость не может попасть в газовый контур, связанный с атмосферой, таким образом, обеспечивая стерильность раствора и безопасность применения устройства.The possibility of normal functioning at significant angles of inclination of the device is achieved due to the location of the gas outlet connector and the liquid outlet connector at the maximum distance from each other on the same vertical axis. This is implemented in a separate degassing chamber, filled with gas by at least a third, where the liquid-gas mixture from the working chamber falls from above, while the gas fraction is removed from the upper part of the chamber, and the liquid fraction flows down. The interface is determined by the level sensor having five electrodes, implemented in the form of plates. The permissible level of inclination of the device, at which the exact functioning is maintained, in this case will be equal, depending on the plane, to the arc tangent of the ratio of the distance between the nearest electrodes to the length and width of the electrode. This allows you to achieve tilt angles in the plane of the working electrodes up to 60 ° from the vertical and in the perpendicular vertical plane - up to 32 ° from the vertical, which corresponds to the tilts of the human body forward and sideways, respectively, when the device is parallel to the back, which allows the device to be used in wearable devices of the extrarenal blood purification. In addition, due to the presence of a valve that responds to the liquid level, tilt angles exceeding the above do not lead to device failure, but only temporarily do not allow gas to be removed. At any angle, the liquid cannot get into the gas circuit connected with the atmosphere, thus ensuring the sterility of the solution and the safe use of the device.
Высокая эффективность дегазации достигается за счет увеличения пути газово-жидкостной смеси в дегазаторе. В рабочей камере вся смесь поднимается вверх по межэлектродным пространствам, при этом газ за счет силы выталкивания и относительно небольшого выходного отверстия скапливается в специальной полости крышки, где происходит его коалесценция: мелкие растворенные пузырьки газа при контакте с крупными пузырями соединяются с ними, давление газа вырастает, достаточно крупные пузыри газа преодолевают поверхностное натяжение в выходном разъеме и проходят в соединительную трубку, откуда потоком жидкости и давлением газа в трубке переносятся в камеру дегазации. За счет того, что камера дегазации примерно на треть заполнена газом, крупные пузыри не смешиваются с жидкостной фазой, падающей в нижнюю часть камеры, и повышают общее давление газа в камере. Через верхний проток перегородки газовая фаза входного отсека сообщается с газовой фазой выходного отсека. При нормальном или низком уровне жидкости, регистрируемом датчиком уровня, запорный клапан, к которому подсоединен выходной газовый разъем камеры дегазации, открыт, что позволяет удалять излишки газа. Кроме того, растворенные пузырьки газа, не успевшие отделиться от жидкостно-газовой смеси, при попадании в камеру дегазации имеют достаточно длительное время на подъем и коалесценцию за счет того, что жидкость сливается из камеры дегазации вниз.High degassing efficiency is achieved by increasing the path of the gas-liquid mixture in the degasser. In the working chamber, the entire mixture rises up along the interelectrode spaces, while gas due to the buoyancy force and relatively small outlet openings accumulate in the special cavity of the lid where it coalesces: small dissolved gas bubbles contact with large bubbles, gas pressure rises , sufficiently large gas bubbles overcome the surface tension in the outlet connector and pass into the connecting tube, from where they are transferred to the degassing chamber by the flow of liquid and gas pressure in the tube. Due to the fact that the degassing chamber is filled with gas by about a third, large bubbles do not mix with the liquid phase falling in the lower part of the chamber and increase the total gas pressure in the chamber. Through the upper duct of the septum, the gas phase of the inlet compartment communicates with the gas phase of the outlet compartment. When the liquid level is detected at a normal or low level by a level sensor, the shut-off valve to which the gas outlet connector of the degassing chamber is connected is open, which allows excess gas to be removed. In addition, dissolved gas bubbles that did not have time to separate from the liquid-gas mixture, when entering the degassing chamber, have a sufficiently long time to rise and coalesce due to the fact that the liquid is drained down from the degassing chamber.
Датчик уровня содержит пять электродов, два из которых располагаются на небольшом расстоянии сверху и снизу от нормального уровня жидкости, что соответствует примерно 65% высоты внутренней части камеры дегазации. Нижняя секция электродов располагается в нижней части камеры и содержит два электрода, один из которых - опорный, располагаемый снизу. Верхняя секция состоит из одного электродов и располагается в верхней части камеры дегазации. Такое количество электродов необходимо для увеличения точности определения уровня жидкости для наиболее точной регулировки уровня жидкости в камере дегазации путем управления давлением на входе устройства.The level sensor contains five electrodes, two of which are located at a small distance above and below the normal liquid level, which corresponds to approximately 65% of the height of the inner part of the degassing chamber. The lower section of the electrodes is located in the lower part of the chamber and contains two electrodes, one of which is a reference located at the bottom. The upper section consists of one electrode and is located in the upper part of the degassing chamber. Such a number of electrodes is necessary to increase the accuracy of determining the liquid level for the most accurate adjustment of the liquid level in the degassing chamber by controlling the pressure at the inlet of the device.
Устройство является достаточно компактным для применения в составе носимых аппаратов для внепочечного очищения крови. Устройство пригодно для постоянного использования пациентом в бытовых условиях без ограничения на подвижность.The device is compact enough for use in wearable devices for extrarenal blood purification. The device is suitable for continuous use by the patient in a domestic environment without restriction on mobility.
На фиг. 1 изображен изометрический вид устройства в сборе, где 1 - корпус, 2 - крышка, 5 - ограничитель электродов датчика уровня, 7 - соединительная трубка, 10 - входной разъем рабочей камеры, 20 - выходной жидкостный разъем камеры дегазации, 27 - выходной разъем рабочей камеры, 28 - входной разъем камеры дегазации, 29 - выходной газовый разъем камеры дегазации, 30 - запорный клапан, 31 - пазы для крепления устройства.In FIG. 1 is an isometric view of the device assembly, where 1 is a housing, 2 is a cover, 5 is a limiter of the level sensor electrodes, 7 is a connecting tube, 10 is an input connector of a working chamber, 20 is an output liquid connector of a degassing chamber, 27 is an output connector of a working chamber , 28 - input connector of the degassing chamber, 29 - output gas connector of the degassing chamber, 30 - shut-off valve, 31 - slots for mounting the device.
На фиг. 3 изображен изометрический вид собранного корпуса устройства, где 3 - рабочие электроды, 4 - перегородка камеры дегазации, 6 - электроды датчика уровня, 8 - рабочая камера, 14 - входной отсек камеры дегазации, 15 - выходной отсек камеры дегазации, 21 - отверстия для электродов датчика уровня, 23 - паз для крепления крышки.In FIG. 3 is an isometric view of the assembled device case, where 3 are the working electrodes, 4 is the partition wall of the degassing chamber, 6 is the electrodes of the level sensor, 8 is the working chamber, 14 is the input compartment of the degassing chamber, 15 is the output compartment of the degassing chamber, 21 are the holes for the electrodes level sensor, 23 - groove for attaching the cover.
На фиг. 3 изображен вид корпуса сверху, 9 - камера дегазации, 11 - ребра для крепления и взаимной изоляции рабочих электродов, 16 - пазы для крепления перегородки камеры дегазации.In FIG. 3 shows a top view of the housing, 9 — a degassing chamber, 11 — ribs for fastening and mutual isolation of the working electrodes, 16 — grooves for attaching a partition of the degassing chamber.
На фиг. 4 изображен изометрический вид крышки, где 24 - ребро для крепления к корпусу, 25 - отверстия для контактных площадок рабочих электродов, 26 - полость для скопления газа.In FIG. 4 shows an isometric view of the cover, where 24 is the rib for attaching to the body, 25 is the hole for the contact pads of the working electrodes, 26 is the cavity for gas accumulation.
На фиг. 5 изображен вид крышки сверху.In FIG. 5 shows a top view of the lid.
На фиг. 6 изображен главный вид рабочего электрода, где 12 - контактная площадка, 13 - рабочая поверхность.In FIG. 6 shows the main view of the working electrode, where 12 is the contact area, 13 is the working surface.
На фиг. 7 изображен вид перегородки отсека дегазации слева, где 17 - пазы для фиксации электродов датчика уровня.In FIG. 7 shows a view of the partition wall of the degassing compartment on the left, where 17 are the grooves for fixing the electrodes of the level sensor.
На фиг. 8 изображен главный вид перегородки отсека дегазации, где 18 - верхний проток, 19 - нижний проток.In FIG. 8 shows the main view of the partition wall of the degassing compartment, where 18 is the upper duct, 19 is the lower duct.
На фиг. 9 изображен изометрический вид ограничителя электродов датчика уровня, где 22 - ребро для приклеивания к корпусу.In FIG. 9 is an isometric view of a level sensor electrode limiter, where 22 is an edge for gluing to the housing.
Устройство состоит из семи частей: корпуса (1), крышки (2), рабочих электродов (3), перегородки камеры дегазации (4), ограничителя электродов датчика уровня (5), электродов датчика уровня (6), соединительной трубки (7). Корпус (1) в свою очередь состоит из двух камер: рабочей камеры (8) и камеры дегазации (9). На дне рабочей камеры (8) имеется проток для входа диализирующего раствора, с внешней стороны корпуса реализованный входным разъемом (10) типа «Луер» с ограничительным бортом. Дно рабочей камеры (8) имеет форму усеченной пирамиды для распределения раствора по межэлектродным пространствам. Боковая поверхность рабочей камеры (8) имеет систему ребер (11) для размещения рабочих электродов (3), обеспечивающую фиксированное межэлектродное расстояние и исключающее замыкания рабочих электродов (3). Электроды (3) ориентируются контактными площадками (12) наружу, таким образом, чтобы контактные площадки (12) поочередно располагались у противоположных стенок корпуса (1), при этом рабочие поверхности электродов (13) оказываются расположены внутри корпуса (1).The device consists of seven parts: a housing (1), a cover (2), working electrodes (3), a degassing chamber partition (4), a level sensor electrodes limiter (5), a level sensor electrodes (6), a connecting tube (7). The housing (1) in turn consists of two chambers: a working chamber (8) and a degassing chamber (9). At the bottom of the working chamber (8) there is a duct for the inlet of the dialysing solution, on the outside of the case it is realized by an input connector (10) of the Luer type with a restriction side. The bottom of the working chamber (8) has the shape of a truncated pyramid for the distribution of the solution across the interelectrode spaces. The lateral surface of the working chamber (8) has a system of ribs (11) for accommodating the working electrodes (3), providing a fixed interelectrode distance and eliminating the shorting of working electrodes (3). The electrodes (3) are oriented outward by the contact pads (12), so that the contact pads (12) are alternately located at opposite walls of the housing (1), while the working surfaces of the electrodes (13) are located inside the housing (1).
Камера дегазации (9) состоит из входного отсека (14) и выходного отсека (15), разделенных перегородкой (4). Перегородка (4) устанавливается в пазы (16), имеет пазы (17) для фиксации электродов датчика уровня (6), верхний (18) и нижний (19) протоки, соединяющие входной (14) и выходной (15) отсеки. Входной отсек (14) служит для отстаивания раствора с сепарацией газовой фазы в камере дегазации (9) и не имеет дополнительных элементов. Выходной отсек (15) служит для разделения выходных газового и жидкостного потоков, а также размещения датчика уровня. На дне выходного отсека (15) реализован выходной разъем (20) типа «Луер» с ограничительным бортом для выведения жидкой фазы. Боковая стенка имеет прямоугольные отверстия (21) для размещения электродов датчика уровня (6). Для защиты повреждения электродов (6) к стенке камеры дегазации приклеивается ограничитель (5). Ограничитель (5) реализован Г-образной пластиной с ребром (22) для приклеивания.The degassing chamber (9) consists of an inlet compartment (14) and an outlet compartment (15) separated by a partition (4). The partition (4) is installed in the grooves (16), has grooves (17) for fixing the electrodes of the level sensor (6), the upper (18) and lower (19) ducts connecting the input (14) and output (15) compartments. The inlet compartment (14) serves for sedimentation of the solution with the separation of the gas phase in the degassing chamber (9) and does not have additional elements. The output compartment (15) is used to separate the output gas and liquid flows, as well as the placement of the level sensor. At the bottom of the output compartment (15), an output connector (20) of the Luer type with a restriction board for removing the liquid phase is realized. The side wall has rectangular holes (21) to accommodate the level sensor electrodes (6). To protect damage to the electrodes (6), a limiter (5) is glued to the wall of the degassing chamber. The limiter (5) is implemented by a L-shaped plate with a rib (22) for gluing.
Верхний торец корпуса (1) имеет контурный паз (23) для герметизации соединения с крышкой (2). Нижний торец крышки (2) имеет комплементарное пазу (23) ребро (24), прямоугольные отверстия (25) для контактных площадок (12) рабочих электродов, полость (26) для коалесценции пузырьков газа, образующихся при электролизе, выходной разъем рабочей камеры (27), входной разъем камеры дегазации (28) и выходной разъем для выведения газовой фазы (29). Все разъемы реализованы типа «Луер» с ограничительным бортом. Выходной разъем рабочей камеры (27) соединяется с входным разъемом камеры дегазации (28) соединительной трубкой (7). Разъем (29) через трубку для отведения газа подключается к запорному клапану (30). На корпусе имеются два параллельных продольных паза (31), позволяющих жестко устанавливать устройство в корпусе аппарата «искусственная почка».The upper end of the housing (1) has a contour groove (23) for sealing the connection with the cover (2). The bottom end of the lid (2) has a complementary groove (23) rib (24), rectangular holes (25) for contact pads (12) of the working electrodes, a cavity (26) for coalescence of gas bubbles formed during electrolysis, the output connector of the working chamber (27 ), the input connector of the degassing chamber (28) and the output connector for removing the gas phase (29). All connectors are of the Luer type with a limiting board. The output connector of the working chamber (27) is connected to the input connector of the degassing chamber (28) by a connecting tube (7). The connector (29) is connected to the shutoff valve (30) through the gas exhaust pipe. On the case there are two parallel longitudinal grooves (31), allowing you to rigidly install the device in the body of the apparatus "artificial kidney".
Устройство работает следующим образом. Через трубку подключенному к входному разъему рабочей камеры отработанный диализирующий раствор поступает в рабочую камеру, распределяясь по межэлектродным пространствам поднимается вверх между электродами. Аноды, ориентированные контактными площадками в одну сторону, и катоды, ориентированные контактными площадками в другую сторону, подключаются к соответствующим разъемам блока управления, задающего на них необходимую плотность тока, в результате через при протекании раствора между электродами происходит электрохимическое разложение мочевины. При этом образуются микропузырьки газа, которые поднимаются вверх и скапливается в полости крышки, где происходит их коалесценция. Далее жидкостно-газовая смесь через соединительную трубку проходит во входной отсек камеры дегазации, где под действием гравитации жидкость падает в нижнюю часть. В камере дегазации поддерживается постоянный уровень жидкости, соответствующий заполнению чуть более половины камеры. За счет этого пузырьки воздуха, не успевшие отделиться от жидкости в процессе ее падения в камеру успевают под действием выталкивающей силы переместиться в верхнюю часть камеры. Благодаря протокам в перегородке, входной и выходной отсек камеры дегазации являются сообщающимися сосудами как по жидкостной, так и по газовой фазе. Таким образом, уровень жидкости, контролируемый датчиком уровня, поддерживается в обоих отсеках.The device operates as follows. Through a tube connected to the input connector of the working chamber, the spent dialysis solution enters the working chamber, distributed among the electrode spaces, rises up between the electrodes. Anodes oriented by the contact pads in one direction and cathodes oriented by the contact pads in the other direction are connected to the corresponding connectors of the control unit, which sets the required current density on them, as a result of which, when the solution flows between the electrodes, the urea is electrochemically decomposed. In this case, microbubbles of gas are formed, which rise up and accumulate in the lid cavity, where their coalescence occurs. Next, the liquid-gas mixture passes through the connecting pipe into the inlet compartment of the degassing chamber, where, under the influence of gravity, the liquid falls into the lower part. A constant liquid level is maintained in the degassing chamber, corresponding to filling slightly more than half of the chamber. Due to this, air bubbles that did not have time to separate from the liquid during its fall into the chamber manage to move to the upper part of the chamber under the action of a buoyancy force. Thanks to the ducts in the partition, the inlet and outlet compartment of the degassing chamber are interconnected vessels in both the liquid and gas phases. Thus, the fluid level controlled by the level sensor is maintained in both compartments.
Жидкость из нижней части выходного отсека через разъем выходит из устройства. Газовая фракция из верхней части выходного отсека через разъем попадает в трубку, которая в свою очередь соединена с запорным клапаном, находящимся в открытом состоянии, что позволяет отводить образующийся газ. Датчик уровня включает пять электродов, разделенных на три секции, причем средняя секция содержит два электрода, между которыми должна располагаться жидкость. При достижении уровнем жидкости нижнего или верхнего электрода из средней секции подается сигнал в блок управления аппаратом очищения крови о необходимости регулировки давления на входе устройства. При достижении уровнем жидкости верхней секции электродов датчика уровня происходит закрытие запорного клапана газоотводной трубки до возвращения жидкости на нормальный уровень. Нижняя секция электродов содержит два электродов, нижний из которых является опорным. При достижении уровнем жидкости нижней секции электродов, подается сигнал о необходимости увеличения объема жидкости в контуре.Fluid from the bottom of the output compartment through the connector exits the device. The gas fraction from the upper part of the outlet compartment through the connector enters the tube, which in turn is connected to the shut-off valve, which is in the open state, which allows you to remove the resulting gas. The level sensor includes five electrodes, divided into three sections, and the middle section contains two electrodes, between which the liquid should be located. When the liquid level reaches the lower or upper electrode from the middle section, a signal is sent to the control unit of the blood purification device about the need to adjust the pressure at the inlet of the device. When the liquid level reaches the upper section of the electrodes of the level sensor, the shutoff valve of the vent pipe is closed until the liquid returns to its normal level. The lower section of the electrodes contains two electrodes, the lower of which is the reference. When the liquid level reaches the lower section of the electrodes, a signal is sent indicating the need to increase the volume of liquid in the circuit.
Пример конкретного исполнения устройства.An example of a specific implementation of the device.
Корпус устройства изготавливается из медицинского пластика, размеры рабочей поверхности электрода составляют 100×50×2 мм, внутри корпуса располагаются 12 электродов. Эффективная площадь электролиза при этом составляет 480 см2. Электроды датчика уровня выполнены графитовыми, имеют габариты 25×5×2 мм. Габариты устройства составляют 165×99×69 мм. Масса устройства составляет 480 г. Одно устройство позволяет удалять из диализирующего раствора со скоростью 1,1 г/ч, что соответствует среднесуточной выработке мочевины в организме человека.The case of the device is made of medical plastic, the dimensions of the working surface of the electrode are 100 × 50 × 2 mm, 12 electrodes are located inside the case. The effective electrolysis area is 480 cm 2 . The level sensor electrodes are made of graphite and have dimensions of 25 × 5 × 2 mm. The dimensions of the device are 165 × 99 × 69 mm. The mass of the device is 480 g. One device allows you to remove from the dialysis solution at a speed of 1.1 g / h, which corresponds to the average daily production of urea in the human body.
Устройство обеспечивает нормальный режим функционирования при наклоне до 60° от вертикали и в перпендикулярной вертикальной плоскости - до 32° от вертикали, что соответствует наклонам тела человека вперед и вбок соответственно, при расположении устройства параллельно спине. Таким образом, устройство пригодно для использования в носимых аппаратах внепочечного очищения крови. При превышении данных углов устройство не повреждается и возвращается к нормальному функционированию сразу после возвращения в рабочее положение.The device provides a normal mode of operation when tilted up to 60 ° from the vertical and in the perpendicular vertical plane - up to 32 ° from the vertical, which corresponds to the body tilts forward and sideways, respectively, when the device is parallel to the back. Thus, the device is suitable for use in wearable devices of extrarenal blood purification. If these angles are exceeded, the device is not damaged and returns to normal operation immediately after returning to its working position.
Источники информацииSources of information
1. Патент РФ №2593896.1. RF patent No. 2593896.
2. Авторское свидетельство СССР №1823191.2. USSR copyright certificate No. 1823191.
3. Патент РФ №2310477.3. RF patent No. 2310477.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019133070A RU2722831C1 (en) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | Device for electrochemical removal of urea for portable apparatus for extrarenal blood purification |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019133070A RU2722831C1 (en) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | Device for electrochemical removal of urea for portable apparatus for extrarenal blood purification |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2722831C1 true RU2722831C1 (en) | 2020-06-04 |
Family
ID=71067638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019133070A RU2722831C1 (en) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | Device for electrochemical removal of urea for portable apparatus for extrarenal blood purification |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2722831C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2310477C2 (en) * | 2006-01-30 | 2007-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ - ВНИИЭФ" | Device for electrochemical cleaning of dialyzing solution in electrolytic tank |
| EP1991289B1 (en) * | 2006-03-08 | 2015-06-24 | Fresenius Medical Care Holdings, Inc. | Wearable kidney |
| RU2593896C1 (en) * | 2015-04-14 | 2016-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (МИЭТ) | Device for electrochemical decomposition of urea |
| RU2661718C1 (en) * | 2017-03-20 | 2018-07-19 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭСДИАР" | Device for removing the urea from the processed fluid for dialysis |
| US20190022292A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | B. Braun Avitum Ag | Apparatus and method for carrying out an isonatremic dialysis |
| US20190224401A1 (en) * | 2016-07-22 | 2019-07-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Apparatus and method for generating dialysate for dialysis |
-
2019
- 2019-10-18 RU RU2019133070A patent/RU2722831C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2310477C2 (en) * | 2006-01-30 | 2007-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ - ВНИИЭФ" | Device for electrochemical cleaning of dialyzing solution in electrolytic tank |
| EP1991289B1 (en) * | 2006-03-08 | 2015-06-24 | Fresenius Medical Care Holdings, Inc. | Wearable kidney |
| RU2593896C1 (en) * | 2015-04-14 | 2016-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (МИЭТ) | Device for electrochemical decomposition of urea |
| US20190224401A1 (en) * | 2016-07-22 | 2019-07-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Apparatus and method for generating dialysate for dialysis |
| RU2661718C1 (en) * | 2017-03-20 | 2018-07-19 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭСДИАР" | Device for removing the urea from the processed fluid for dialysis |
| US20190022292A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | B. Braun Avitum Ag | Apparatus and method for carrying out an isonatremic dialysis |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6410597B2 (en) | ||
| US4352864A (en) | Metal/acid ion permeable membrane fuel cell | |
| CN101522575A (en) | Improvements in or relating to the removal of contaminants from a fluid | |
| RU2722831C1 (en) | Device for electrochemical removal of urea for portable apparatus for extrarenal blood purification | |
| EP3397305B1 (en) | Devices for urea electrolysis and methods of using same | |
| EP1203112A1 (en) | Gas-liquid separation method and apparatus in electrolytic cells | |
| US5733422A (en) | High-pressure gas producing electrolysis tank | |
| EP0120628B2 (en) | Electrolytic cell | |
| CA2041479A1 (en) | Apparatus for separating solids from well fluids | |
| EP0327794B1 (en) | An antisurge outlet apparatus for use in electrolytic cells | |
| KR20180029649A (en) | Electrolytic bath for generating hydrogen water | |
| RU2593896C1 (en) | Device for electrochemical decomposition of urea | |
| RU2310477C2 (en) | Device for electrochemical cleaning of dialyzing solution in electrolytic tank | |
| CN108265313A (en) | It electrolysis unit and is electrolysed dilute saline solution with it and produces acid and alkaline solution method | |
| CN212076485U (en) | Air floatation tank and entrainment air floatation device | |
| JPS56127781A (en) | Vibration-proof type water electrolysis device | |
| EP0250108A2 (en) | Electrolytic cell | |
| KR200240002Y1 (en) | Apparatus creating electrolysed-water by multi-step and diaphram | |
| SU1411289A1 (en) | Apparatus for electrochemical purification of waste water | |
| RU2614450C1 (en) | Electrochemical module cell for treatment of electrolyte solutions | |
| RU2013377C1 (en) | Electrochemical liquid cleaning apparatus | |
| CN220537563U (en) | Vertical electrophoresis acid-base separation device | |
| JP2794651B2 (en) | Direct electrolysis type electrolysis tank | |
| JPH0768625B2 (en) | Hydrogen-oxygen mixed gas generator by water electrolysis | |
| KR20010069568A (en) | Apparatus creating electrolysed-water by multi-step and diaphram |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201222 Effective date: 20201222 |