УСТРОЙСТВО СОРБЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ (варианты)
DEVICE FOR SORPTION TREATMENT OF BIOLOGICAL FLUID AND METHOD OF USE THEREOF (EMBODIMENTS)

Изобретение относится к медицинской технике, в частности, к устройству для сорбции биологических жидкостей, например, крови, и способу его применения.
Известна одноразовая гемосорбционная колонка, содержащая корпус, крышки, штуцера и фильтры, размещенные между корпусом и крышками. Колонка содержит гемосорбент в физиологическом растворе (Николаев В.Г. «Метод гемокарбоперфузии в эксперименте и клинике», Киев: «Наукова думка», 1984, с. 68-69).
Колонка имеет множество соединений. Высока вероятность негерметичности соединений корпуса с крышками и конических частей корпуса между собой, что снижает безопасность ее использования.
Известна «Одноразовая колонка Гемос-КС» (пат.RU 2422160, А61М 1/34, 2011.06.27)., которая содержит корпус, верхнюю и нижнюю крышки, штуцеры, колпачки, гемосорбент и фильтры, при этом сорбент расположен между мембраной и выходным фильтром и находится в колонке в увлажненном состоянии в воздушной среде, имеющей влажность от 90% до 100%. или под слоем жидкости.
Недостатком колонки является ее высокое гидродинамическое сопротивление, вызывающее деструкцию сорбентов с низкой механической прочностью и травмируемость компонентов обрабатываемой биологической жидкости.
Известна «Колонка для сорбции биологических жидкостей», (пат. RU 2106155, кл. А61М 1/02, А61М 1/36, 1998.03.10), в которой в качестве по меньшей мере одного из фильтров используется фильтр диффузорно-конфузорного типа в виде пакета цилиндрических стержней.
Недостатком колонки является возможность попадания в обрабатываемую биологическую жидкость (далее: ОБЖ) частиц сорбента размером менее 20 мкм, что определяется расстоянием между цилиндрическими стержнями используемого фильтра.
Наиболее близким к заявляемому по 1-му варианту исполнения устройства является «Устройство для сорбционной детоксикации биологических жидкостей», (пат. RU 2445125, кл. А61М 1/34, 2012.03.20). Устройство содержит корпус с крышками со штуцерами для ввода и вывода жидкости, а также сорбционный наполнитель. В устройство введены закрепленные в полости корпуса фильтры-разделители для разделения сорбционного наполнителя на слои.
Существенным недостатком устройства, выбранного в качестве прототипа, является возможность деструкции селективных иммуносорбентов, обладающих недостаточной механической прочностью, под действием значительных сил для создания «кипящего слоя»
По 1-му варианту исполнения устройства благодаря наличию в устройстве конической трубки для транспортирования сорбционных обрабатывающих элементов в зону реакции обеспечивается накопление и регулирование рециркуляции массы этих элементов.
По 1-му варианту исполнения устройства корпус и взвешенный слой сорбента содержит сорбционные обрабатывающие элементы различного удельного веса, отличающегося от ОБЖ в меньшую или большую сторону, что позволяет распределить их в зоне корпуса устройства, противоположной зоне выхода ОБЖ, улучшая разделение ОБЖ и сорбционных элементов, и обеспечить снижение попадания в обрабатываемую биологическую жидкость частиц сорбента.
По 1-му варианту исполнения устройства корпус и взвешенный слой сорбента содержит одновременно различные модифицированные сорбционные обрабатывающие элементы с однонаправленным отклонением по удельному весу от ОБЖ, что позволяет расширить ассортимент используемых сорбентов.
По 1-му варианту исполнения устройства сорбционные обрабатывающие элементы выполнены в виде склейки двух сорбирующих пленок, внутри которой размещен ферромагнитный наполнитель, что позволяет исключить попадание в ОБЖ частиц сорбента и других примесей, повысить ресурсные характеристики устройства, расширить ассортимент используемых сорбентов, снизить повреждающее действие сорбентов.
По 1-му варианту исполнения устройства сорбционные обрабатывающие элементы выполнены в виде гранул, содержащих частицы ферромагнитного материала и воздуха, что позволяет снизить попадание в ОБЖ частиц сорбента, повысить ресурсные характеристики устройства, расширить ассортимент используемых сорбентов, снизить повреждающее действие сорбентов.
Технический результат поставленной задачи по 2-му варианту исполнения устройства достигается тем, что устройство для сорбционной обработки биологической жидкости, содержащее корпус с отверстиями для загрузки и выгрузки сорбента, ввода и вывода биологических жидкостей снабжено конической трубкой для ввода сорбента в зону реакции, электромагнитом в области узкого конца трубки, модулями с обрабатывающими средствами, коллекторами и патрубками, а также дополнительной приставкой для проведения осуществления постоянной, непрерывной или пульсирующей, подачи, вывода, регенерации и повторного использования отработанных сорбционных обрабатывающих элементов.
По 2-му варианту исполнения устройства корпус и взвешенный слой сорбента содержит сорбционные обрабатывающие элементы различного удельного веса, отличающегося от ОБЖ в меньшую или большую сторону, что позволяет распределить их в зоне корпуса устройства, противоположной зоне выхода ОБЖ, улучшая разделение ОБЖ и сорбционных элементов, и обеспечить снижение попадания в обрабатываемую биологическую жидкость частиц сорбента.
По 2-му варианту исполнения устройства корпус и взвешенный слой сорбента содержит одновременно различные модифицированные сорбционные обрабатывающие элементы с однонаправленным отклонением по удельному весу от ОБЖ, что позволяет расширить ассортимент используемых сорбентов.
По 2-му варианту исполнения устройства корпус содержит высокоселективные, но легко поддающиеся разрушению сорбенты, размещенные в мембранных обрабатывающих модулях устройства, что позволяет эффективно сочетать селективную сорбционную обработку биологической жидкости с полифункциональной, снизить попадание в обрабатываемую биологическую жидкость частиц сорбента и других примесей, расширить ассортимент используемых сорбентов.
По 2-му варианту исполнения устройства сорбционные обрабатывающие элементы выполнены в виде склейки двух сорбирующих пленок, внутри которой размещен ферромагнитный наполнитель, что позволяет исключить попадание в ОБЖ частиц сорбента и других примесей, повысить ресурсные характеристики устройства, расширить ассортимент используемых сорбентов, снизить повреждающее действие сорбентов.
По 2-му варианту исполнения устройства сорбционные обрабатывающие элементы выполнены в виде гранул, содержащих частицы ферромагнитного материала и воздуха, что позволяет снизить попадание в ОБЖ частиц сорбента, повысить ресурсные характеристики устройства, расширить ассортимент используемых сорбентов, снизить повреждающее действие сорбентов.
Изобретение поясняется описанием примера его осуществления со ссылкой на чертежи, на которых фиг. 1а и фиг. 1б изображают схематично общий вид устройства обработки биологической жидкости по первому варианту исполнения устройства, фиг. 2а и фиг. 2б - по второму варианту исполнения устройства.
На фиг. 1а, б показана схема устройства по 1-му варианту исполнения конструкции устройства в виде колонки для сорбции компонентов из ОБЖ. Фиг. 1а иллюстрирует загрузку сорбента, по удельному весу более тяжелого, чем ОБЖ, в колонку сверху, а подачу ОБЖ - снизу вверх. Фиг. 1б изображает загрузку сорбента, по удельному весу более легкого, чем ОБЖ, в колонку снизу, а подачу ОБЖ - сверху вниз.
Устройство для сорбции биологических жидкостей по 1-му варианту исполнения содержит герметичный полый корпус 1 с отверстиями для загрузки 2 и выгрузки 3 сорбента 4, ввода 5 и вывода 6 биологической жидкости и электромагнит 7. Выход 6 может быть дополнен (снабжен) фильтром. С внешней стороны устройства отверстия для загрузки 2 и выгрузки 3 сорбента 4 снабжены патрубками и герметично закрыты пробками. Отверстия для ввода 5 и вывода 6 биологической жидкости снабжены патрубками. Для проведения регенерации и повторного использования сорбента устройство снабжено дополнительной приставкой 11.
На фиг. 2а, б представлена схема устройства по 2-му варианту исполнения конструкции устройства в виде полифункционального устройства для обработки биологической жидкости, совмещенного с колонкой для сорбции компонентов из ОБЖ. Конструкция по 2-ому варианту исполнения устройства, в отличие от 1-ого варианта, дополнена модулями с обрабатывающими средствами и соответствующими коллекторами, патрубками и другими необходимыми элементами.
Устройство для сорбции биологических жидкостей по 2-му варианту исполнения содержит герметичный полый корпус 1 с отверстиями для загрузки 2 и выгрузки 3 сорбента 4, ввода 5 и вывода 6 биологической жидкости и электромагнит 7. Выход 6 может быть дополнен (снабжен) фильтром. С внешней стороны устройства отверстия для загрузки 2 и выгрузки 3 сорбента 4 снабжены патрубками и герметично закрыты пробками. Отверстия для ввода 5 и вывода 6 биологической жидкости снабжены патрубками. Для проведения регенерации и повторного использования сорбента устройство снабжено дополнительной приставкой 11.
Также устройство содержит обрабатывающие модули 8, коллекторы 9, патрубки 10 и другие необходимые элементы.
Известен способ очистки крови от антител к нативной ДНК (пат. SU 1797253, G01N 33/538, 1996.01.10), в котором в качестве сорбента используют железосодержащие полиакриламидные гранулы с иммобилизированной в их структуре нативной ДНК.
Недостатком способа является возможность смешивания гранул сорбента или его частиц из-за их слипания с форменными элементами крови.
Известен способ проведения экстракорпоральной иммуносорбции (пат. RU 2098140, кл. А61М 1/36, 1997.12.10), в котором используется магнитное поле, создаваемое установкой, для перемещения гранул сорбента вдоль и поперек потока биологической жидкости, препятствующего адгезии частиц друг с другом.
Этот способ позволяет лишь уменьшить утечку гранул сорбента за пределы экстракорпорального контура.
Наиболее близким к заявляемому является способ лечения ВИЧ-инфекции (пат. RU 2146930, 2000.03.27), в котором используют колонку для иммуносорбции вирусных белков и вводят со стороны конического торца устройства, а выводят со стороны плоского торца устройства, что позволяет повысить ресурсные характеристики устройства и снизить повреждающее действие сорбентов.
По 1-му варианту исполнения устройства введение сорбционных обрабатывающих элементов в зону взвешенного слоя и сорбционной обработки биологической жидкости осуществляют через коническую трубку со стороны плоского торца устройства, а выведение сорбционных обрабатывающих элементов осуществляют со стороны конического торца устройства, что позволяет локализовать реакционную зону взвешенного слоя со стороны входа ОБЖ и выведения отработанного сорбента и снизить попадание в ОБЖ частиц сорбента.
По 1-му варианту исполнения устройства с целью снижения попадания в ОБЖ частиц сорбента, повышения ресурсных характеристик устройства путем обеспечения равномерного прохождения биологической жидкости по всему объему сорбента и его рециркуляции и снижения повреждающего действия сорбентов взвешенный слой создают с помощью сорбционных обрабатывающих элементов и электромагнитов.
По 1-му варианту исполнения устройства с целью не смешивания и лучшего разделения сорбента и ОБЖ и снижения попадания в ОБЖ частиц сорбента сорбционные обрабатывающие элементы выполняют большими или меньшими по удельному весу, чем ОБЖ.
По 1-му варианту исполнения устройства для повышения ресурсных характеристик устройства путем обеспечения равномерного прохождения биологической жидкости по всему объему сорбента и его рециркуляции сорбцию осуществляют во взвешенном слое постоянно циркулирующих сорбционных обрабатывающих элементов.
По 1-му варианту исполнения устройства для сокращения потерь ОБЖ и снижения повреждающего действия сорбентов в случае рециркуляции и повторного использования сорбционных обрабатывающих элементов, в патрубок для вывода отработанных сорбционных обрабатывающих элементов противотоком с ними вводят раствор, используемый для их отмывки, например, для крови: 0,9% раствор NaCl.
По 1-му варианту исполнения устройства с целью повышения ресурсных характеристик устройства путем обеспечения равномерного прохождения биологической жидкости по всему объему сорбента и его рециркуляции, а также расширения ассортимента используемых сорбентов, регенерацию отработанных сорбционных обрабатывающих элементов осуществляют в дополнительной приставке с помощью устройства непрерывного аэрлифтного транспортирования, регенерации и отмывки сорбционных обрабатывающих элементов.
Технический результат поставленной задачи достигается тем, что в способе применения устройства для сорбционной обработки биологической жидкости, включающем подачу биологической жидкости и обрабатывающих средств в устройство, по 2-му варианту исполнения устройства обработку биологической жидкости осуществляют во взвешенном слое сорбционных обрабатывающих элементов в сочетании с обработкой в обрабатывающих модулях.
По 2-му варианту исполнения устройства с целью повышения ресурсных характеристик устройства и расширения ассортимента используемых сорбентов обработку осуществляют во взвешенном слое одновременно нескольких различных сорбционных обрабатывающих элементов с однонаправленным отклонением по удельному весу от ОБЖ, в сочетании с обработкой в обрабатывающих модулях.
По 2-му варианту исполнения устройства обработку биологической жидкости осуществляют в устройстве в вертикальном положении, что позволяет использовать различные гравитационные свойства сорбционных обрабатывающих элементов для поддержания взвешенного слоя и обеспечения равномерного прохождения биологической жидкости по всему объему сорбента.
По 2-му варианту исполнения устройства при использовании сорбционных обрабатывающих элементов с удельным весом, большим, чем ОБЖ, конический торец устройства расположен внизу, а обрабатывающие модули расположены вверху, что позволяет улучшить гидродинамические условия для вывода отработанных сорбционных элементов и создания взвешенного слоя противотоком ОБЖ и обеспечить равномерное прохождение биологической жидкости по всему объему сорбента и его рециркуляцию.
По 2-му варианту исполнения устройства при использовании сорбционных обрабатывающих элементов с удельным весом, меньшим, чем ОБЖ, конический торец устройства расположен вверху, а обрабатывающие модули расположены внизу, что позволяет улучшить гидродинамические условия для вывода отработанных сорбционных элементов и создания взвешенного слоя противотоком ОБЖ и обеспечить равномерное прохождение биологической жидкости по всему объему сорбента и его рециркуляцию.
По 2-му варианту исполнения устройства для обеспечения оптимальных условий при создании взвешенного слоя с помощью противотока ОБЖ и сорбционных элементов, ОБЖ вводят со стороны конического торца устройства, последовательно обрабатывают во взвешенном сорбционном слое и в обрабатывающих модулях, и выводят со стороны плоского торца устройства, что позволяет проводить дополнительную полифункциональную обработку биологической жидкости, повысить ресурсные характеристики устройства и снизить повреждающее действие сорбентов.
По 2-му варианту исполнения устройства введение сорбционных обрабатывающих элементов в зону взвешенного слоя и сорбционной обработки биологической жидкости осуществляют через коническую трубку со стороны плоского торца устройства, а выведение сорбционных обрабатывающих элементов осуществляют со стороны конического торца устройства, что позволяет локализовать реакционную зону взвешенного слоя со стороны входа ОБЖ и выведения отработанного сорбента и снизить попадание в ОБЖ частиц сорбента.
По 2-му варианту исполнения устройства с целью снижения попадания в ОБЖ частиц сорбента, повышения ресурсных характеристик устройства путем обеспечения равномерного прохождения биологической жидкости по всему объему сорбента и его рециркуляции и снижения повреждающего действия сорбентов взвешенный слой создают с помощью сорбционных обрабатывающих элементов и электромагнитов.
По 2-му варианту исполнения устройства с целью не смешивания и лучшего разделения сорбента и ОБЖ и снижения попадания в ОБЖ частиц сорбента сорбционные обрабатывающие элементы выполняют большими или меньшими по удельному весу, чем ОБЖ.
По 2-му варианту исполнения устройства для повышения ресурсных характеристик устройства путем обеспечения равномерного прохождения биологической жидкости по всему объему сорбента и его рециркуляции сорбцию осуществляют во взвешенном слое постоянно циркулирующих сорбционных обрабатывающих элементов.
По 2-му варианту исполнения устройства для сокращения потерь ОБЖ и снижения повреждающего действия сорбентов в случае рециркуляции и повторного использования сорбционных обрабатывающих элементов, в патрубок для вывода отработанных сорбционных обрабатывающих элементов противотоком с ними вводят раствор, используемый для их отмывки, например, для крови: 0,9% раствор NaCl.
По 2-му варианту исполнения устройства с целью повышения ресурсных характеристик устройства путем обеспечения равномерного прохождения биологической жидкости по всему объему сорбента и его рециркуляции, а также расширения ассортимента используемых сорбентов, регенерацию отработанных сорбционных обрабатывающих элементов осуществляют в дополнительной приставке с помощью устройства непрерывного аэрлифтного транспортирования, регенерации и отмывки сорбционных обрабатывающих элементов.
По 2-му варианту исполнения устройства с целью эффективного сочетания селективной сорбционной обработки биологической жидкости с полифункциональной, снижения попадания в ОБЖ частиц сорбента и других примесей, расширения ассортимента используемых сорбентов, высокоселективные, но легко поддающиеся разрушению сорбенты размещают в мембранных модулях устройства.
Устройство по 1-му варианту исполнения и способ его применения работают следующим образом. После того, как в устройство загружают сорбент 4, отверстие 2 закрывают пробкой. При подсоединении коммутационных магистралей к патрубкам 5 и 6 поток биологической жидкости под давлением попадает в полость корпуса 1 и, поднимаясь вверх или опускаясь вниз, формирует взвешенный слой сорбента, равномерно омывая сорбент 4, что улучшает гидродинамику жидкости и кинетику сорбции. Пройдя сорбент 4, биологическая жидкость при необходимости фильтруется фильтром и выводится через патрубок 6, попадая в коммутационную магистраль.
Регулирование параметров взвешенного слоя сорбирующих обрабатывающих элементов осуществляется изменением скорости потока ОБЖ, характеристик сорбционных элементов и магнитного поля.
При подключении к устройству дополнительной приставки 11 в патрубок 3 для вывода отработанных сорбционных обрабатывающих элементов противотоком с ними вводят раствор, используемый для отмывки сорбционных обрабатывающих элементов, например, для крови: 0,9% раствор NaCl, и проводят регенерацию отработанных сорбционных обрабатывающих элементов с помощью устройства их непрерывного аэрлифтного транспортирования, регенерации и отмывки и возвращают их в устройство..
Устройство по 2-му варианту исполнения и способ его применения работают следующим образом. После того, как в устройство загружают сорбент 4, отверстие 2 закрывают пробкой. При подсоединении коммутационных магистралей к патрубкам 5 и 6 поток биологической жидкости под давлением попадает в полость корпуса 1 и, поднимаясь вверх или опускаясь вниз, формирует взвешенный слой сорбента, равномерно омывая сорбент 4, что улучшает гидродинамику жидкости и кинетику сорбции.
Пройдя сорбент 4, биологическая жидкость подвергается обработке обрабатывающими средствами обрабатывающих модулей 8, (при необходимости) фильтруется фильтром устройства и выводится через патрубок 6, попадая в коммутационную магистраль.
Регулирование параметров взвешенного слоя сорбирующих обрабатывающих элементов осуществляется изменением скорости потока ОБЖ, характеристик сорбционных элементов и магнитного поля.
При подключении к устройству дополнительной приставки 11 в патрубок 3 для вывода отработанных сорбционных обрабатывающих элементов противотоком с ними вводят раствор, используемый для отмывки сорбционных обрабатывающих элементов, например, для крови: 0,9% раствор NaCl, и проводят регенерацию отработанных сорбционных обрабатывающих элементов с помощью устройства их непрерывного аэрлифтного транспортирования, регенерации и отмывки и возвращают их в устройство..
Устройство сорбционной и полифункциональной обработки биологической жидкости применяется следующим образом.
1. Проводят подготовку устройства к работе. Подключают магистрали экстракорпорального контура к устройству. Устройство закрепляют вертикально. Подают раствор в полость корпуса 1 для вытеснения из устройства воздуха и промывки сорбента, после чего жидкость отводится из устройства. После завершения подготовки в устройство подают обрабатываемую биологическую жидкость, которая, проходя через патрубок 5 на корпусе 1, попадает в полость устройства, равномерно распределяется по объему сорбента 4, проходит сквозь него очищаясь и выводится из устройства через патрубок 6. При этом высота взвешенного слоя сорбента подобрана в зависимости от плотности и плавучести сорбирующих элементов таким образом, чтобы давление потока жидкости было достаточным для создания в них взвешенного слоя сорбента.
2. Имеем ВИЧ-инфицированного пациента с заболеванием СПИД, не осложненным другими болезненными характеристиками гемостаза. Используем для лечения устройство по 1-му варианту исполнения устройства, колонку для иммуносорбции вирусных белков и клеток и сорбент «иммунополистирольную пленку с ковалентно фиксированными на ней антителами и CD-4-белком" в виде склеенных сорбционных элементов, внутри которых размещен ферромагнитный наполнитель с удельным весом, большим или меньшим, чем ОБЖ.
Для осуществления иммуносорбции можно использовать и сорбент в виде полиакриламидных гранул, содержащих нативную ДНК и частицы ферромагнитного материала. Регенерацию сорбента проводят буфером глицин-HCl, рН 2,8, а отмывку - 0,9% раствором NaCl.
3. Имеем ВИЧ-инфицированного пациента с заболеванием СПИД, осложненным другими болезненными характеристиками гемостаза или полиорганной недостаточностью. В этом случае используем для лечения устройство по 2-му варианту исполнения устройства, полифункциональное устройство для сорбции и обработки биологической жидкости и те же обрабатывающие сорбционные элементы, что и в примере 2.
Предлагаемое изобретение позволяет решить поставленную задачу в части сочетания селективной сорбционной и полифункциональной комплексной обработки биологической жидкости, снижения повреждающего действия сорбентов и попадания в ОБЖ частиц сорбента, расширения ассортимента используемых сорбентов и экстрагентов и повышения ресурсных характеристик устройства путем обеспечения равномерного прохождения биологической жидкости по всему объему сорбента и его рециркуляции,
Основным преимуществом заявляемого изобретения является его незаменимость для существенного изменения внутренней среды при таких заболеваниях и состояниях, как синдром приобретенного иммунного дефицита и синдром полиорганнной недостаточности, их сочетании и ряде других заболеваний и состояний.
Стандартизация и унификация корпуса и модулей разного назначения позволяют использовать их в необходимом наборе и сочетании для конкретных показаний, заболеваний и состояний.
Изобретение можно использовать в «полевых» условиях вне стационара. Заявляемое изобретение позволяет совершенствовать эфферентологическое направление в медицине и исследовать новые способы лечения заболеваний.