SU1836107A3

SU1836107A3 - Sorption column for biological liquids

Info

Publication number: SU1836107A3
Application number: SU904876116A
Authority: SU
Inventors: Yurij M Sidorenko; Nataliya P Metalnikova; Pavel V Osadchij; Viktor V Petrukha; Sergej L Medvedev; Vladimir A Trikhleb
Original assignee: Уkpaиhckий Гocудapctbehhый Kohcopциуm "Эkocopб"
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1993-08-23

Description

Изобретение относится к медицине и медицинской техйике, а именно к устройствам для экстракорпоральной очистки крови и других биологических жидкостей.The invention relates to medicine and medical technology, and in particular to devices for extracorporeal purification of blood and other biological fluids.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства путем предотвращения эмболии продуктами разрушения гранул сорбента за счет повышения плотности упаковки гранул и ограничения их взаимного перемещения.The aim of the invention is to increase the efficiency of the device by preventing embolism by the destruction of sorbent granules by increasing the packing density of the granules and limiting their mutual movement.

На фиг.1 представлена принципиальная конструкция заявляемой колонки, продольный разрез; фиг.2 - варианты выполнения средств фиксации соединения частей корпуса; фиг.З - варианты выполнения упругого фильтра.Figure 1 presents the basic design of the claimed column, a longitudinal section; figure 2 - embodiments of means for fixing the connection of parts of the housing; fig.Z - embodiments of the elastic filter.

Колонка для сорбции биологических жидкостей (фйг.1) состоит из нижней и верхней частей, образующих полый корпус. Нижняя часть корпуса выполнена в виде емкости 1. заполненной сорбентом 2, слой которого ограничен снизу фильтром 3. Ниже фильтра 3 рас.полох<ена полость 4, сообщающаяся с патрубком 5. Верхняя часть емкости 1 выполнена в виде кольцевого шипа 6 и снабжена выступом 7 для фиксации соединения. Верхняя часть корпуса выполнена в виде крышки 8, снабженной снизу кольцевым пазом, сопряженным с шипом 6 и образованным наружной стенкой 9 И внутренней стенкой 10. На наружной стенке 9 выполнен кольцевой выступ 11 для фиксации соединения крышки 8 с емкостью 1. Способ фиксации шипового соединения может быть различным, например, аналогично прототипу, с помощью накидной гайки 12 (фиг.2а), с помощью плавких вставок 13 (фиг.2б), с помощью кольца 14 с внутренним пазом, охватывающим полуфланцы 7 и 11 емкости 1 и крышки 8 (фиг.2в). Возможно также соединение крышки 8 с емкостью 1 в шип-паз с помощью резьбового или байонетного соединения. В зазоре между частями корпуса может быть установлена прокладка 15 (фиг.2а). В крышке 8 установлен упругий фильтр 16, охваченный по периметру стенкой 10. Фильтр 16 образует в крышке 8 полость 17, сообщающуюся с патрубком 18. Фильтр 16 установлен таким образом, что плоскость периметра его контактирующей с сорбентом 2 поверхности расположена ниже верхней кромки шипа 6. Фильтр 16 может быть выполнен из однородного упругого пористого материала (фиг.1) или иметь более сложную конструкцию, например, содержать слой пластичного пористого материала 19 (ткань, нетканый волокнистый материал, мелкая сетка), опирающийся на упругую решетку 20 (фиг.За), при этом решетка 20 может быть размещена внутри по ристого материала (фиг.Зб). Возможен также вариант выполнения упругого фильтра, при котором фильтрующий слой выполнен из упругого пористого материала 19 (упругий поропласт), опирающегося на жесткую решетку 20 (фиг.Зв). Последний вариант менее предпочтителен для высокопрочных сорбентов сферической грануляции (угли СКН), поскольку при сжатии упругого фильтрующего слоя уменьшается площадь живого сечения сквозных каналов, увеличивается сопротивление прохождению жидкости. Однако он может быть рекомендован при использовании в качестве сорбента гранулированного угля низкой прочности (например, угля КАУ), т.к. в момент сжатия слоя сорбента обеспечивает равномерное усилие по всей поверхности фильтра и не требует радиального перемещения гранул, чем снижается пылеобразование при их трении. При этом может быть изменена конструкция крышки 8 (фиг.2а). Крышка в этом случае не содержит внутренней стенки 10 (или высота ее уменьшена), а фильтр примыкает к внутренней поверхности шипа 6 и прижат к сорбенту 2 под воздействием контактирующей с ним по периметру торцовой поверхности 21 крышки 8. При хранении и при транспортировке патрубки 5 и 18 закрыты заглушками 22.The column for sorption of biological fluids (FIG. 1) consists of the lower and upper parts forming a hollow body. The lower part of the casing is made in the form of a container 1. filled with a sorbent 2, the layer of which is bounded below by a filter 3. Below the filter 3, a cavity 4 communicates with a pipe 5. The upper part of the container 1 is made in the form of an annular spike 6 and provided with a protrusion 7 to fix the connection. The upper part of the body is made in the form of a cover 8, provided with a ring groove from the bottom, conjugated with a spike 6 and formed by the outer wall 9 and the inner wall 10. An annular protrusion 11 is made on the outer wall 9 to fix the connection of the cover 8 with the capacity 1. The method of fixing the stud connection be different, for example, similarly to the prototype, using a union nut 12 (figa), using fusible inserts 13 (fig.2b), using a ring 14 with an internal groove covering the half flanges 7 and 11 of the tank 1 and the cover 8 (Fig .2c). It is also possible to connect the cover 8 with a capacity of 1 in the spike groove using a threaded or bayonet connection. In the gap between the parts of the housing can be installed gasket 15 (figa). An elastic filter 16 is installed in the lid 8, enclosed around the perimeter by the wall 10. The filter 16 forms a cavity 17 in the lid 8 that communicates with the nozzle 18. The filter 16 is installed so that the perimeter plane of its surface in contact with the sorbent 2 is located below the upper edge of the spike 6. The filter 16 may be made of a homogeneous elastic porous material (figure 1) or have a more complex structure, for example, contain a layer of plastic porous material 19 (fabric, non-woven fibrous material, fine mesh), supported by an elastic grid 20 (Fig. 3a), while the lattice 20 can be placed inside the porous material (Fig. 3b). An embodiment of an elastic filter is also possible in which the filter layer is made of an elastic porous material 19 (elastic porous plastic) supported by a rigid lattice 20 (Fig. 3S). The latter option is less preferable for high-strength sorbents of spherical granulation (SKN coals), since when compressing the elastic filter layer, the living area of the through channels decreases, and the resistance to liquid passage increases. However, it can be recommended when using granular coal of low strength (for example, KAU coal) as an sorbent, since at the time of compression of the sorbent layer provides uniform force over the entire surface of the filter and does not require radial movement of the granules, which reduces dust formation during friction. In this case, the design of the lid 8 can be changed (Fig. 2a). In this case, the lid does not contain an inner wall 10 (or its height is reduced), and the filter adjoins the inner surface of the spike 6 and is pressed against the sorbent 2 under the influence of the end surface 21 of the cover 8 that contacts it along the perimeter. During storage and transportation, the nozzles 5 and 18 are closed by caps 22.

При сборке колонки в нижней части корпуса 1 и в крышке 8 устанавливают фильтры 3 и 16 с образованием полостей 4 и 17 со стороны патрубков 5 и 18. Причем полость 17 должна иметь форму, обеспечивающую свободный доступ сорбируемой жидкости к любой точке поверхности фильтра 16 с учетом максимально возможной его выпуклости . Это же относится и к форме полости 4 в случае выполнения фильтра 3 из упругого материала. После установки фильтров в емкость 1 засыпают гранулированный сорбент 2 и избыток его удаляют шабером по уровню кромки шипа 6, обеспечивая тем самым точное объемное дозирование сорбента. После этого емкость 1 накрывают крышкой 8, совмещая шип 6 емкости 1 с пазом крышки 8, и прижимают с фиксированным усилием. Процесс сборки заканчивают фиксированием соединения с помощью предусмотренного для этого элемента фиксации (фиг.2 а,б,в,г).When assembling the column, filters 3 and 16 are installed in the lower part of the housing 1 and in the cover 8 with the formation of cavities 4 and 17 from the side of the nozzles 5 and 18. Moreover, the cavity 17 should have a shape that allows free access of the sorbed liquid to any point on the surface of the filter 16, taking into account its maximum bulge. The same applies to the shape of the cavity 4 in the case of filter 3 made of an elastic material. After installing the filters in the container 1, granular sorbent 2 is poured and its excess is removed with a scraper at the level of the edge of the spike 6, thereby ensuring accurate volumetric dosing of the sorbent. After that, the container 1 is covered with a lid 8, combining the spike 6 of the container 1 with the groove of the lid 8, and pressed with a fixed force. The assembly process is completed by fixing the connection using the fixing element provided for this (FIG. 2 a, b, c, d).

При осевом перемещении крышки 8 относительно емкости 1 внутренняя стенка 10 паза вместе с примыкающим к ней по периметру фильтром 16 движется вдоль внутренней поверхности шипа 6, вытесняя пристеночный слой сорбента 2 в среднюю часть емкости 1. Упругий фильтр 16 контактирует с сорбентом, уплотняет его, а сам приWhen the cover 8 is axially displaced relative to the container 1, the inner wall 10 of the groove, together with the filter 16 adjacent to the perimeter, moves along the inner surface of the spike 6, displacing the near-wall layer of the sorbent 2 in the middle of the container 1. The elastic filter 16 contacts the sorbent, compacts it, and himself at

Этом деформируется, приобретая куполообразную форму. В случае использования фильтра, содержащего жесткую опорную решетку 20 и контактирующий, с сорбентом рлой 19 упругого пористого материала (фиг.Зв) деформация фильтра выражается в уменьшении его толщины. Необходимым условием воздействия фильтра 16 на соррент 2 является размещение фильтра 16 таким образом, чтобы после сборки колонки плоскость периметра его контактирующей с сорбентом поверхности располагалась ниже кромки шипа 6. Напряжение, возникающее за счет упругих свойств фильтра 16 и направленное на восстановление его первоначальной формы, обусловливает возникновение усилий, постоянно действующих на слой сорбента в процессе транспортирования и эксплуатации колонки. Действие этого усилия исключает взаимное перемещение ^ранул, их частичное разрушение за счет [трения поверхностей и образование пылевидных частиц, приводящих к опасности эмболии.This is deformed, acquiring a domed shape. In the case of using a filter containing a rigid support lattice 20 and in contact with the sorbent of the roll 19 of elastic porous material (Fig. 3S), the strain of the filter is expressed in a decrease in its thickness. A necessary condition for the effect of the filter 16 on the sorbent 2 is to place the filter 16 so that after the column is assembled, the plane of the perimeter of its surface in contact with the sorbent is below the edge of the spike 6. The stress arising from the elastic properties of the filter 16 and aimed at restoring its original shape determines the emergence of forces that are constantly acting on the sorbent layer during transportation and operation of the column. The effect of this effort excludes the mutual movement of the wounds, their partial destruction due to [friction of the surfaces and the formation of dust particles, leading to the risk of embolism.

! Целесообразным для данной конструкции колонки является выполнение фильтра 3, установленного в нижней части емкости |1, также из упругого материала. Такое решение, наряду с более равномерным распределением усилия сжатия сорбента 2, обеспечивает возможность некоторого перемещения слоя сорбента относительно корпуса колонки в пределах упругих деформаций фильтров 3 и 16, снижая тем самым динамические нагрузки в точках контакта гранул сорбента и вероятность их разрушения при ударном осевом воздействии на корпус колонки.! Suitable for this column design is the implementation of the filter 3, installed in the lower part of the tank | 1, also from an elastic material. This solution, along with a more uniform distribution of the compression force of the sorbent 2, provides the possibility of some movement of the sorbent layer relative to the column body within the elastic deformations of the filters 3 and 16, thereby reducing the dynamic loads at the contact points of the sorbent granules and the probability of their destruction under axial impact column housing.

| Для повышения герметичности корпуса Е¹ олонки по меньшей мере одна из боковых оверхностей шипа 6 и сопряженная с ней оверхность паза могут быть выполнены комическими, с углом конусности 1,5-7°. Повышение герметичности достигается за счет того, что при взаимном перемещении сопряженных поверхностей в процессе сборки происходит их притирка с большими усилиями прижима, которые зависят как от осевого усилия сжатия, так и от угла конусности поверхностей (эффект клина). Экспериментально установлено, что оптимальными углами конусности сопряженных поверхностей шипа и паза являются углы в интервале 1,5-7°. При угле менее 11,5° повышаются требования к точности из^отовления пресс-форм для деталей корпуса ί к гладкости поверхностей, что удорожает |роизводство без заметного повышения Герметичности соединения. При углах конусности более 7° нормальные усилия при жима между сопряженными поверхностями недостаточны для их плотного прилегания без значительного повышения осевой составляющей. Кроме того, при больших углах конусности в момент совмещения шипа 6 с пазом крышки 8 между их боковыми поверхностями (при среднем осевом перемещении деталей 5-10 мм) образуется зазор, в который могут попасть частицы сорбента диаметром до 0,5 мм, что приводит к нарушению герметичности соединения. Наиболее высокая степень герметичности шипового соединения достигается за счет того, что крышка 8 выполнена из термоусаживающегося материала, например, из полиэтилена высокого давления по ГОСТ 16338-86 и соединена с емкостью 1 с помощью многозаходного резьбового или байонетного соединения, для чего на наружной поверхности шипа 6 выполнены спиральные выступы 23 (фиг.2г), а на соответствующей ей поверхности паза - спиральные канавки 24. Материал емкости при этом должен быть другим, с меньшим коэффициентом термоусадки, например, полистирол общего назначения по ГОСТ 20282-86. При таком варианте фиксации шипового соединения паз крышки 8 при повышенной температуре совмещают с шипом 6 емкости 1 до зацепления выступов 23 с канавками 24 и проворачивают вокруг оси корпуса на определенный угол. Крышка 8 при этом смещается относительно емкости 1 с сорбентом 2 в осевом направлении на расстояние, достаточное для обеспечения усилия прижима сорбента 2 фильтром 16. После охлаждения крышки 8 происходит ее термоусадка с плотным охватом шипа 6 наружной стенкой 9 паза и надежной герметизацией соединения.| To increase the tightness of the casing E ^{1, the} scallops at least one of the lateral surfaces of the spike 6 and the groove surface conjugate with it can be made comic, with a taper angle of 1.5-7 °. An increase in tightness is achieved due to the fact that during the mutual movement of the mating surfaces during assembly, they are ground in with great pressing forces, which depend both on the axial compression force and on the angle of conicity of the surfaces (wedge effect). It was experimentally established that the optimal taper angles of the mating surfaces of the spike and groove are angles in the range of 1.5-7 °. At an angle of less than 11.5 °, the requirements are increased for the accuracy of mold removal for housing parts ί to smooth surfaces, which makes production more expensive without a noticeable increase in the tightness of the joint. At taper angles of more than 7 °, the normal pressing forces between the mating surfaces are insufficient for their snug fit without a significant increase in the axial component. In addition, at large angles of taper at the moment of alignment of the spike 6 with the groove of the cover 8 between their side surfaces (with an average axial movement of parts 5-10 mm), a gap is formed in which sorbent particles with a diameter of up to 0.5 mm can fall, which leads to violation of the tightness of the connection. The highest degree of tightness of the stud joint is achieved due to the fact that the cover 8 is made of heat-shrinkable material, for example, from high-pressure polyethylene according to GOST 16338-86 and connected to the tank 1 using a multi-thread or bayonet joint, for which, on the outer surface of the stud 6 spiral protrusions 23 are made (Fig. 2d), and spiral grooves 24 are formed on the corresponding groove surface 24. In this case, the container material must be different, with a lower coefficient of heat shrinkage, for example, polystyrene Appointments according to GOST 20282-86. With this embodiment of fixing the stud connection, the groove of the cover 8 at an elevated temperature is combined with the stud 6 of the container 1 until the protrusions 23 engage with the grooves 24 and rotate around the axis of the housing by a certain angle. In this case, the lid 8 is displaced relative to the container 1 with the sorbent 2 in the axial direction by a distance sufficient to ensure the clamping force of the sorbent 2 by the filter 16. After cooling of the lid 8, it shrinks with the stud 6 covered tightly by the outer wall 9 of the groove and reliable sealing of the connection.

Колонка работает следующим образом, Снимают заглушки 22 и подключают колонку в экстракорпоральный контур. Перфузия очищаемой биологической жидкости, например крови, осуществляется с помощью насоса. Жидкость поступает в колонку через патрубок 18, проходит через фильтр 6 и заполняет межгранульное пространство сорбента 2. Очищенная в результате контакта с сорбентом жидкость проходит через фильтр 3 и выводится из колонки через патрубок 5.The column works as follows, Remove the plug 22 and connect the column to the extracorporeal circuit. The perfusion of the purified biological fluid, such as blood, is carried out using a pump. The liquid enters the column through the pipe 18, passes through the filter 6 and fills the intergranular space of the sorbent 2. The liquid purified as a result of contact with the sorbent passes through the filter 3 and is removed from the column through the pipe 5.

Предлагаемая конструкция колонки для сорбции биологических жидкостей отличается простотой и надежностью, повышенной герметичностью корпуса, имеет хорошие гидродинамические характеристики, исключает образование застойных зон в слое сорбента, не требует особых материалов при изготовлении корпуса и может бытьThe proposed design of the column for sorption of biological fluids is simple and reliable, increased tightness of the body, has good hydrodynamic characteristics, eliminates the formation of stagnant zones in the sorbent layer, does not require special materials in the manufacture of the body and can be

Ί подготовлена к применению за минимально короткое время. Благодаря ее конструктивным особенностям, описанным выше, слой гранулированного сорбента постоянно находится в поджатом состоянии, что препятствует свободному перемещению гранул при транспортировании и эксплуатации, трению их поверхностей и загрязнению очищаемой жидкости продуктами разрушения сорбента.Ί prepared for use in the shortest possible time. Due to its design features described above, the granular sorbent layer is constantly in a compressed state, which prevents the free movement of granules during transportation and operation, friction of their surfaces and contamination of the cleaned liquid with sorbent destruction products.

Claims

Claim

1. Column for sorption of biological fluids, containing the upper and lower parts connected in a thorn groove and equipped with nozzles for entering and exiting fluid, an element for fixing the connection, placed between the filters sorbent, characterized in that, in order to increase the efficiency of the device by preventing embolism by the products of sorbent destruction, the upper part is made with an annular groove, the filter adjacent to the upper part is elastic with the formation of a cavity between the filter and the pipe, and the lower part is equipped with an annular spike, mated with a groove, the lower edge being.

2. The column according to claim 1, characterized in that the filter of the lower part is made elastic.

3. The column according to claims 1 and 2, which is related to the fact that the filter contains a layer of elastic porous material in contact with the sorbent, supported by a rigid lattice.

4. The column according to claims 1 to 3, characterized in that, in order to increase the tightness of the stud connection, at least one of the side surfaces of the stud and the mating surface of the groove are conical with a taper angle of 1.57 °.

5. Column according to claims 1 to 4, characterized in that on the outer surface of the tenon and the surface of the groove mating with it are made coils of multiple threads, the upper part of the column is made of heat-shrinkable material.

Fig.Z