RU42429U1

RU42429U1 - DEVICE FOR IRRADIATION OF LIQUID AND / OR GASES, FOR EXAMPLE, BIOLOGICAL MEDIA

Info

Publication number: RU42429U1
Application number: RU2004125353/20U
Authority: RU
Inventors: Е.Л. Тихонова; А.Г. Баканов
Original assignee: ЗАО "Инновационные системы ОКБМ"
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2004-12-10

Abstract

Полезная модель относится к медицинской, химической и т.д. технике, а именно к средствам для облучения электромагнитным излучением различных жидких и/или газообразных, сред и может быть использована для облучения воды, водных растворов, жидких пищевых продуктов, биологических жидкостей, особенно таких как кровь и плазма крови, обеззараживания выдыхаемого воздуха инфекционных больных в условиях медицинских стационаров. Устройство для облучения биологических сред содержит контейнер соединенный одноразовыми шлангами с перистальтическим насосом и проточной кюветой, установленной в зазоре между пластинами блоков излучателей в модуле облучателя. Дополнительно оно снабжено блоком управления и приспособлением для обработки воздушной среды, каждый из блоков излучателей включает вертикально установленные в ряд, между крышкой и прозрачной для излучения пластиной, источники излучения. Прозрачные пластины блоков установлены с возможностью регулирования усилия прижима и величины зазора, а на проточную одноразовую кювету наложен шаблон для образования лабиринтного канала в ней. К блоку управления подключены инфракрасные датчики температуры потока в кювете. Перистальтический насос, шланги, одноразовый контейнер, блок управления и вентилятор установлены в корпусе, снабженном панелью управления и контроля, а модуль облучателя установлен в окне корпуса, при этом блоки облучателя выполнены в виде открывающихся наружу створок окна.The utility model relates to medical, chemical, etc. technique, namely, means for irradiating electromagnetic radiation of various liquid and / or gaseous media can be used to irradiate water, aqueous solutions, liquid food products, biological fluids, especially such as blood and blood plasma, disinfection of exhaled air of infectious patients in conditions of medical hospitals. A device for irradiating biological media comprises a container connected by disposable hoses to a peristaltic pump and a flow cell installed in the gap between the plates of the emitter blocks in the irradiator module. In addition, it is equipped with a control unit and a device for processing air, each of the emitter blocks includes radiation sources vertically installed in a row between the cover and the transparent plate for radiation. The transparent plates of the blocks are installed with the possibility of adjusting the clamping force and the size of the gap, and a template is applied to the flow-through disposable cuvette to form a labyrinth channel in it. Infrared flow temperature sensors in the cell are connected to the control unit. A peristaltic pump, hoses, a disposable container, a control unit and a fan are installed in a housing equipped with a control and control panel, and an irradiator module is installed in the housing window, while the irradiator blocks are made in the form of window sashes opening outwards.

Description

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к средствам для облучения электромагнитным излучением различных жидких и/или газообразных, сред и может быть использована для облучения воды, водных растворов, жидких пищевых продуктов, биологических жидкостей, особенно таких как кровь и плазма крови, при лечении сердечно-сосудистых заболеваний, септических состояний и других заболеваний при которых проводится облучение крови, обеззараживания выдыхаемого воздуха инфекционных больных в условиях медицинских стационаров.The utility model relates to medical equipment, namely to means for irradiating with electromagnetic radiation various liquid and / or gaseous media, and can be used to irradiate water, aqueous solutions, liquid food products, biological fluids, especially such as blood and blood plasma, treatment of cardiovascular diseases, septic conditions and other diseases in which blood is irradiated, disinfection of exhaled air of infectious patients in medical hospitals.

Известно устройство для терапевтического облучения биологических жидких сред (US 6586172, 2003), предназначенное для инактивации микроорганизмов в биологических жидкостях, в котором жидкость под действием перистальтического насоса перемещается по проточной системе, зигзагообразно установленной в горизонтальной плоскости в модуле облучателя, представляющего собой установленные в шахматном порядке на двух уровнях ультрафиолетовые лампы. Для достижения равномерного облучения крови в проточной системе на уровне источников излучения установлены элементы, создающие эффект перемешивания потока. Недостатком данного устройства является недостаточная степень предохранения элементов крови от теплового и механического воздействия при движении по проточной системе и невозможность использования одноразовых элементов в системах контактирующих с биологическими средами.A device is known for therapeutic irradiation of biological liquid media (US 6586172, 2003), designed to inactivate microorganisms in biological fluids, in which the liquid moves under the action of a peristaltic pump through a flow system zigzag mounted in a horizontal plane in the irradiator module, which is staggered two levels of ultraviolet lamps. To achieve uniform blood irradiation in the flow system, elements that create the effect of mixing the flow are installed at the level of radiation sources. The disadvantage of this device is the insufficient degree of protection of blood elements from thermal and mechanical effects when moving through the flow system and the inability to use disposable elements in systems in contact with biological media.

Известно устройство для облучения крови ультрафиолетовыми лучами(RU 2053813, 1996), в корпусе которого установлена одноразовая проточная кювета из термопластичной пластмассы, на внутренней A device is known for irradiating blood with ultraviolet rays (RU 2053813, 1996), in the housing of which a disposable flow cell is made of thermoplastic plastic, on the inside

поверхности которой имеются ребра, формирующие линии тока крови по кювете, с прозрачной для УФ-излучения пластиной в виде окна. Кювету прижимают с помощью упоров наружной поверхностью окна к прижимной пластине из кварцевого стекла модуля облучателя. В известном устройстве используются одноразовые шланги и проточная кювета, однако, постоянность зазора в кювете не обеспечивается из-за прогиба кюветы, что приводит к изменению гидравлического сопротивления в канале и, в конечном итоге, к нестабильности дозы облучения по потоку. Кроме того, конструкция известного устройства не предусматривает возможности регулирования параметров потока крови в зависимости от требований к дозе облучения.the surface of which has ribs forming blood flow lines along the cuvette, with a window-like transparent plate for UV radiation. The cuvette is pressed by means of stops with the outer surface of the window to the pressure plate made of quartz glass of the irradiator module. The known device uses disposable hoses and a flow cell, however, the constancy of the gap in the cell is not ensured due to the deflection of the cell, which leads to a change in the hydraulic resistance in the channel and, ultimately, to the instability of the radiation dose in the flow. In addition, the design of the known device does not provide for the possibility of controlling the parameters of the blood flow depending on the requirements for the dose of radiation.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для экстракорпоральной обработки крови (RU 2145898, 2000), содержащее модуль облучателя, перистальтический насос, соединительные шланги, контейнер для сбора крови и проточная кювета. Модуль облучателя включает горизонтально установленные блоки излучателей с источниками ультрафиолетового излучения, между прозрачными для ультрафиолетового излучения параллельными пластинами которых в фиксированном зазоре установлена кювета, прижимаемая пластиной, выполненной с ребрами жесткости. Для создания избыточного давления на выходе из кюветы, чтобы избежать неравномерности и несплошности, выделения растворенных газов из крови, используются регулируемый по высоте держатель трубки для крови или регулируемый гидравлический зажим. Такое конструктивное решение значительно ограничивает диапазон по скоростям, расходам, исходному количеству обрабатываемой жидкости и его типу. Кроме того, наличие фиксированного зазора между прозрачными пластинами и невозможность перемешивания жидкости в кювете при работе в статическом режиме, а также необходимость использования специально выполненных для данного устройства кювет, ограничивают диапазон применения устройства.The closest in technical essence to the claimed device is a device for extracorporeal blood processing (RU 2145898, 2000), containing an irradiator module, a peristaltic pump, connecting hoses, a blood collection container and a flow cell. The irradiator module includes horizontally mounted emitter blocks with ultraviolet radiation sources, between which parallel plates transparent for ultraviolet radiation, a cuvette is installed in a fixed gap, pressed by a plate made with stiffeners. To create excess pressure at the outlet of the cell, in order to avoid unevenness and discontinuity, and to separate dissolved gases from the blood, a height-adjustable blood tube holder or an adjustable hydraulic clamp are used. This design solution significantly limits the range of speeds, costs, the initial amount of the processed fluid and its type. In addition, the presence of a fixed gap between the transparent plates and the inability to mix the liquid in the cuvette when operating in static mode, as well as the need to use cuvettes specially made for this device, limit the range of application of the device.

Предлагаемая полезная модель направлена на устранение перечисленных выше недостатков, повышение производительности устройства без снижения терапевтических требований к облучаемой среде и расширение диапазона облучаемых сред.The proposed utility model is aimed at eliminating the above disadvantages, increasing the performance of the device without reducing the therapeutic requirements for the irradiated medium and expanding the range of irradiated media.

Технический результат достигаемый при использовании изобретения заключается в повышении равномерности и точности дозирования облучения за счет возможности с высокой точностью регулирования параметров проточной системы и модуля облучателя, что так же позволяет расширить диапазон облучаемых сред, и, дополнительно, - в повышении стерильности проведения процедуры при облучении за счет использования одноразовых стандартных проточных элементов.The technical result achieved when using the invention is to increase the uniformity and accuracy of the dosage of radiation due to the possibility of high accuracy control of the parameters of the flow system and the irradiator module, which also allows you to expand the range of irradiated media, and, in addition, to increase the sterility of the procedure during irradiation through the use of disposable standard flow elements.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в устройстве для облучения биологических сред содержащем контейнер соединенный одноразовыми шлангами с перистальтическим насосом и проточной кюветой, установленной в зазоре между пластинами блоков излучателей в модуле облучателя, дополнительно имеются блок управления и приспособление для обработки воздушной среды, каждый из блоков излучателей включает вертикально установленные в ряд, между крышкой и прозрачной для излучения пластиной, источники излучения, при этом прозрачные пластины блоков установлены с возможностью регулирования усилия прижима и величины зазора, а на проточную одноразовую кювету наложен шаблон для образования лабиринтного канала в ней, к блоку управления подключены инфракрасные датчики температуры потока в кювете, перистальтический насос, шланги, одноразовый контейнер, блок управления и вентилятор установлены в корпусе, снабженном панелью управления и контроля, а модуль облучателя установлен в окне корпуса, при этом блоки облучателя выполнены в виде открывающихся наружу створок окна.The essence of the proposed utility model is that in the device for irradiating biological media containing a container connected by disposable hoses with a peristaltic pump and a flow cell installed in the gap between the plates of the emitter blocks in the irradiator module, there is an additional control unit and a device for processing the air environment, each from the blocks of emitters includes vertically mounted in a row, between the cover and a transparent plate for radiation, radiation sources, while The unit's plate plates are mounted with the ability to control the clamping force and the gap size, and a template has been applied to the flow-through disposable cuvette to form a labyrinth channel in it; infrared flow temperature sensors in the cuvette, peristaltic pump, hoses, disposable container, control unit and fan are connected to the control unit are installed in a housing equipped with a control and monitoring panel, and the irradiator module is installed in the housing window, while the irradiator blocks are made in the form of cusks opening outwards on the.

Корпус блока облучателя снабжен отверстиями для подвода охлаждающего воздуха, а приспособление для обработки воздушной среды является вентилятором охлаждения.The case of the irradiator block is equipped with holes for supplying cooling air, and the device for processing the air is a cooling fan.

Один из блоков модуля облучателя установлен с возможностью колебательных движений.One of the blocks of the irradiator module is installed with the possibility of oscillatory movements.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства. На фиг.2 изображен модуль облучателя в разрезе.Figure 1 presents a schematic diagram of a device. Figure 2 shows the module of the irradiator in section.

Устройство для облучения жидких и/или газообразных, например биологических, сред содержит одноразовый контейнер для сбора или подачи среды 1 (фиг.1), перистальтический насос 2 с возможностью реверса и регулируемой величиной расхода, одноразовую кювету 3 и модуль облучателя 5, соединенные одноразовыми соединительными шлангами 4.A device for irradiating liquid and / or gaseous, for example biological, media contains a disposable container for collecting or supplying medium 1 (Fig. 1), a peristaltic pump 2 with the possibility of reverse and an adjustable flow rate, a disposable cuvette 3 and an irradiator module 5 connected by disposable connecting hoses 4.

Модуль облучателя 5 состоит из двух блоков, внешнего 7 и внутреннего 6, установленных в окне 9 корпуса 8 устройства (фиг.2). Каждый блок имеет несколько (например 10) вертикально установленных в ряд источников излучения 10, в качестве которых могут использоваться ультрафиолетовые лампы, лампы синего, инфракрасного и других диапазонов излучения, а так же их комбинации. Одна из сторон каждого блока выполнена в виде пластины 11 толщиной 3-4 мм из прозрачного для соответствующего диапазона излучения материала, например из кварцевого стекла для УФ-излучения, а вторая является крышкой 12 блока. Дополнительно, корпус каждого блока имеет отверстия для подвода к источникам излучения охлаждающего воздуха, подаваемого вентилятором (на рисунках не показан). Блоки 6, 7 прикреплены к корпусу 8 оппозитными вертикальными сторонами с возможностью поворота в узлах крепления и представляют собой открывающиеся наружу створки в окне 9 корпуса. Блок может иметь элементы (на рисунках не показано) предназначенные для создания его колебательных движений и, тем самым, лучшего перемешивания жидкости или газа в кювете во время облучения, особенно при статическом режиме работы.The irradiator module 5 consists of two blocks, external 7 and internal 6, installed in the window 9 of the housing 8 of the device (figure 2). Each block has several (for example 10) vertically mounted in a row of radiation sources 10, which can be used as ultraviolet lamps, blue, infrared and other radiation ranges, as well as their combinations. One of the sides of each block is made in the form of a plate 11 of a thickness of 3-4 mm made of a material transparent to the respective radiation range, for example, quartz glass for UV radiation, and the second is the block cover 12. Additionally, the case of each unit has openings for supplying to the radiation sources of cooling air supplied by the fan (not shown in the figures). Blocks 6, 7 are attached to the casing 8 by opposite vertical sides with the possibility of rotation in the attachment points and are sash opening in the window 9 of the casing. A block may have elements (not shown in the figures) designed to create its oscillatory movements and, thereby, better mixing of a liquid or gas in a cuvette during irradiation, especially during static operation.

Между прозрачными пластинами 11 блоков 6, 7 размещается проточная одноразовая кювета 3, выходное и входное отверстие которой соединены одноразовыми шлангами 4 с перистальтическим насосом 2 и контейнером 1 для сбора или подачи обрабатываемой среды. Вертикальная установка кюветы не требует создания дополнительного давления на ее выходе. Зазор между пластинами и усилие прижима пластин регулируются упорами внутреннего блока, при этом величина зазора может составлять от 0,3 до 10 мм. Большее уменьшение толщины зазора приводит к снижению производительности устройства, что делает его неэкономическим.Between the transparent plates 11 of blocks 6, 7, a disposable flow cell 3 is placed, the outlet and inlet of which are connected by disposable hoses 4 to the peristaltic pump 2 and the container 1 for collecting or supplying the medium to be treated. Vertical installation of the cell does not require the creation of additional pressure at its outlet. The gap between the plates and the clamping force of the plates are regulated by the stops of the indoor unit, while the gap can be from 0.3 to 10 mm. A larger decrease in the thickness of the gap leads to a decrease in the performance of the device, which makes it uneconomical.

Толщина облучаемого слоя крови задается путем изменения расстояния между пластинами, а площадь облучаемого слоя крови может изменяться в зависимости от площади поверхности используемой кюветы.The thickness of the irradiated blood layer is set by changing the distance between the plates, and the area of the irradiated blood layer can vary depending on the surface area of the used cuvette.

Одноразовая кювета представляет собой эластичный мешок из полимерного материала. Лабиринтный проточный канал в кювете формируется с помощью накладываемого на нее со стороны блока шаблона. Набор шаблонов позволяет изменять скорость течения потока среды и время ее обработки облучением при одном и том же типе кюветы. В то же время благоприятная с точки зрения гидравлического сопротивления форма каналов обеспечивает ламинарное течение потока без застойных зон, пузырей и завихрений, что, в частности, предотвращает травму составляющих элементов обрабатываемой среды, например эритроцитов крови, и возможность отклонений от заданной дозы облучения.Disposable cuvette is an elastic bag made of a polymer material. The labyrinth flow channel in the cuvette is formed using the template superimposed on it from the side of the block. A set of templates allows you to change the flow velocity of the medium and the time it is processed by irradiation with the same type of cell. At the same time, the shape of the channels, favorable from the point of view of hydraulic resistance, ensures a laminar flow without stagnant zones, bubbles, and vortices, which, in particular, prevents injury to the constituent elements of the medium being processed, for example, red blood cells, and the possibility of deviations from a given radiation dose.

Корпус устройства 8 заключает в себе контейнер 1, перистальтический насос 2, соединительные шланги 4, приспособление для обработки воздушной среды, представляющее собой вентилятор, и блок управления (на рисунке не показаны), при этом панель управления и контроля размещена на корпусе устройства и снабжена дисплеем. Блок управления регулирует работу источников излучения, перистальтического насоса, при этом контроль за заданными параметрами процесса облучения осуществляется системой управления температурным режимом протекающей The device body 8 encloses a container 1, a peristaltic pump 2, connecting hoses 4, an air treatment device, which is a fan, and a control unit (not shown in the figure), while the control and monitoring panel is located on the device body and is equipped with a display . The control unit regulates the operation of radiation sources, a peristaltic pump, while control over the specified parameters of the irradiation process is carried out by the temperature control system of the flowing

через модуль облучателя среды, выполненной в виде датчиков инфракрасного излучения установленных на крышках блоков и связанных с блоком управления. В предлагаемом устройстве отсутствует контактное тепловое взаимодействие среды с нагретыми элементами блоков (прозрачные пластины, крышки и т.д.), что предотвращает ее частицы от теплового разрушения.through the module of the medium irradiator, made in the form of infrared radiation sensors mounted on the covers of the blocks and connected to the control unit. In the proposed device, there is no contact thermal interaction of the medium with heated elements of the blocks (transparent plates, covers, etc.), which prevents its particles from thermal destruction.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом:The operation of the proposed device is as follows:

Подготовленная к облучению среда с помощью перистальтического насоса подается по одноразовым шлангам на вход модуля облучателя. Поступающие жидкость и/или газ заполняют кювету, установленную в зазоре между прозрачными для воздействующей длины волны пластинами блоков с источниками излучения. Величину зазора настраивают заранее, при подготовке устройства к облучению определенной среды с заранее заданной дозой облучения, так же как и заранее выбирают тип шаблона, накладываемого на кювету. Облучение среды в кювете осуществляется с двух сторон, излучателями обоих блоков. Для лучшего перемешивания жидкости и/или газа периодически блоки модуля облучателя перемещаются относительно друг друга, чтобы не «травмировать» обрабатываемые жидкости, при этом возникает колебательное движение прижатой к ним кюветы, заполненной средой. Управление перемещением может осуществляться сигналом с блока управления на соответствующие исполнительные элементы блоков.Prepared for irradiation, the medium is supplied with a peristaltic pump through disposable hoses to the input of the irradiator module. The incoming liquid and / or gas fills the cuvette installed in the gap between the block plates with radiation sources that are transparent to the acting wavelength. The size of the gap is adjusted in advance, when preparing the device for irradiation of a certain medium with a predetermined radiation dose, as well as pre-select the type of template to be applied to the cuvette. The medium in the cell is irradiated from two sides, by emitters of both blocks. For better mixing of the liquid and / or gas, periodically the blocks of the irradiator module are moved relative to each other so as not to “injure” the liquids being treated, and an oscillatory movement of the cuvette pressed against them occurs, which is filled with medium. Motion control can be carried out by a signal from the control unit to the corresponding actuating elements of the blocks.

Установленный в корпусе устройства блок управления работает в статическом, динамическом и ручном режимах. В статическом режиме осуществляется облучение поступившей в кювету среды определенного объема, в динамическом режиме среда циркулирует между кюветой и контейнером в течение определенного времени, при этом возможно и проведение реверса потока, ручной режим используется так же и для настройки и проверки систем устройства.The control unit installed in the housing of the device operates in static, dynamic and manual modes. In the static mode, the medium received in the cuvette is irradiated with a certain volume, in dynamic mode, the medium circulates between the cuvette and the container for a certain time, and it is possible to reverse the flow, manual mode is also used to configure and check the device systems.

После окончания процесса облучения внешний блок откидывается и кювета может быть заменена. Внутренний блок откидывается только при замене ламп или иных деталей блока.After the end of the irradiation process, the external unit leans back and the cell can be replaced. The indoor unit is tilted only when replacing lamps or other parts of the unit.

Предлагаемое устройство позволяет достигнуть высокой степени равномерности и точности дозирования облучения при простоте конструкции и эксплуатации как кюветы, так и всего модуля облучателя, при широком использовании одноразовых элементов проточной системы, позволяющих достигнуть необходимого уровня стерильности проведения процедуры.The proposed device allows to achieve a high degree of uniformity and accuracy of dosing of irradiation with the simplicity of design and operation of both the cuvette and the entire irradiator module, with the wide use of disposable elements of the flow system, allowing to achieve the required level of sterility of the procedure.

Claims

1. A device for irradiating biological media, comprising a container connected by disposable hoses to a peristaltic pump and a flow cell installed in the gap between the plates of the emitter blocks in the irradiator module, characterized in that it is additionally equipped with a control unit and a device for processing the air environment, blocks of emitters includes vertically mounted in a row between the cover and a transparent plate for radiation radiation sources, while the transparent plates of the blocks are installed You can control the clamping force and the gap size, and a template for forming a labyrinth channel is superimposed on the flow-through disposable cuvette, infrared flow temperature sensors in the cuvette, a peristaltic pump, hoses, a disposable container, a control unit and a fan are installed in the housing equipped with a control and control panel, and the irradiator module is installed in the housing window, while the irradiator blocks are made in the form of window sashes opening outward.

2. The device according to claim 1, characterized in that the housing of the irradiator block is provided with holes for supplying cooling air, and the device for processing the air is a cooling fan.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that one of the blocks is installed with the possibility of oscillatory movements.