RU2409413C2 - Мембранный модуль (варианты) и мембранное устройство (варианты) - Google Patents
Мембранный модуль (варианты) и мембранное устройство (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2409413C2 RU2409413C2 RU2009106027/05A RU2009106027A RU2409413C2 RU 2409413 C2 RU2409413 C2 RU 2409413C2 RU 2009106027/05 A RU2009106027/05 A RU 2009106027/05A RU 2009106027 A RU2009106027 A RU 2009106027A RU 2409413 C2 RU2409413 C2 RU 2409413C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- permeate
- membrane module
- membranes
- shared medium
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 353
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 108
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 96
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims abstract description 6
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 50
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 50
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 30
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 29
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 28
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 15
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 14
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 13
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 12
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 12
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 12
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 10
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 10
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 9
- 230000036770 blood supply Effects 0.000 claims description 6
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 5
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims description 5
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 claims description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 4
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 4
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 4
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 23
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000002616 plasmapheresis Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 3
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 3
- 229920004936 Lavsan® Polymers 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 206010018910 Haemolysis Diseases 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012503 blood component Substances 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 210000004207 dermis Anatomy 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000004442 gravimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005534 hematocrit Methods 0.000 description 1
- 230000008588 hemolysis Effects 0.000 description 1
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005184 irreversible process Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011860 particles by size Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к мембранной технике для микро- и ультрафильтрации. В мембранном модуле (ММ) для разделения сред и/или массообмена, содержащем набор пористых мембран 1, рельефных элементов (РЭ) 2 и средств герметизации (СГ), образующих чередующиеся камеры разделяемой среды (PC) и пермеата (П) 9, РЭ выполнены в виде расположенных внутри камер PC и П и прикрепленных к поверхности М нитей с образованием в камерах PC и П продольно и поперечно ориентированных каналов для PC и П, открытых в направлении подвода и отвода PC и П. В мембранном устройстве (МУ) для разделения сред, содержащем корпус (К) 14, коллектор PC 8 с патрубком подвода PC 7 и коллектор П 13 с патрубком отвода П 12 или коллекторы PC с патрубками подвода 17 и отвода 18 PC и коллектор П 13 с патрубком отвода П 12, размещенный в корпусе ММ из набора пористых М с РЭ и СГ, образующих чередующиеся камеры PC и П, РЭ выполнены в виде расположенных внутри камер PC и П и прикрепленных к поверхности М нитей и КГ с образованием в камерах PC и П и продольно и поперечно ориентированных каналов для PC и П, открытых в направлении подвода и отвода PC и П. Технический результат - повышение технологичности изготовления и эффективности функционирования мембранных модулей и мембранных аппаратов, возможность ускоренной замены отработанных мембранных модулей и использования в качестве мембранного материала практически любых мембран, в т.ч. трековых (ядерных). 6 н. и 45 з.п. ф-лы, 12 ил., 2 табл.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к мембранной технике для микро- и ультрафильтрации, в частности к устройствам для осуществления процессов мембранного разделения жидких и/или газообразных сред и/или массообменных процессов в медицинской, фармацевтической, химической, биотехнологической и других отраслях промышленности.
Вариант мембранного устройства для разделения крови (плазмофильтр мембранный) предназначен для разделения крови на плазму и эритроцитную массу при проведении процедуры плазмафереза в донорских целях для получения плазмы и аутоплазмы в учреждениях службы крови, а также в лечебных целях для детоксикации, иммуно- и реокоррекции в практическом здравоохранении на отделениях токсикологии, трансфузиологии, кардиологии, нефрологии, эндокринологии, аллергологии, пульмонологии, онкологии, дерматологии, наркологии, неврологии и др.; в акушерстве и гинекологии, педиатрии, реанимации, хирургии; в условиях клиник, больниц, в службе скорой помощи, в военно-полевой медицине и в условиях медицины катастроф.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно массообменное устройство, содержащее набор опорных элементов, расположенные между ними полупроницаемые мембраны и приспособления для стяжки опорных элементов, причем опорные элементы и мембраны имеют соосные отверстия для ввода и вывода жидкости, а опорные элементы выполнены с выемками вокруг отверстий [1]. Герметизацию камер разделяемой среды и пермеата в данном устройстве осуществляют путем стяжки опорных элементов и механического прижатия мембранного материала к герметизирующим элементам.
Недостатками данного устройства являются невозможность его массового производства вследствие низкой технологичности его изготовления, обусловленной сложностью изготовления опорных элементов и необходимостью тщательной центровки отверстий подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата в мембранах и опорных элементах, а также невозможность использования трековых (ядерных) мембран, так как они при герметизации путем механического сжатия повреждаются (лопаются).
Известно массообменное устройство, содержащее набор полупроницаемых гофрированных пластин, зажатых между двумя опорными элементами [2]. Конструкция данного устройства позволяет исключить располагаемые обычно между мембранами сепарационные элементы, однако она отличается сложностью изготовления полупроницаемых пластин, что ограничивает массовость производства из-за низкой технологичности изготовления.
Известно мембранное устройство, содержащее прямоугольный корпус с коллекторами подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата, и мембранный модуль, выполненный в виде блока, образованного сложенной складками мембраны и расположенными между складками сепарационными элементами [3]. Торцовые кромки модуля герметизированы заливкой пластиком по всей высоте герметиком. Конструкция данного устройства позволяет организовать только штучное производство, что свидетельствует о его низкой технологичности. Кроме этого для обеспечения проточности разделяемой среды между складками мембранного материала установлены дополнительные каналообразующие элементы, что приводит к образованию неравномерного распределения потоков и образованию застойных зон, что снижает производительность работы устройства.
Известен мембранный аппарат [4], состоящий из корпуса со штуцерами ввода разделяемой среды и вывода продуктов мембранного элемента, выполненного в виде герметизированного по трем сторонам сложенного гармошкой пакета из двух плоских полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажа, а также обоймы из отвержденного герметика, в которой закреплена негерметизированная сторона пакета, причем аппарат снабжен непроницаемой перегородкой, расположенной между корпусом и мембранным элементом, а также непроницаемым чехлом, расположенным вокруг незакрепленной части мембранного элемента и герметично сочлененным с непроницаемой перегородкой.
Данный мембранный аппарат позволяет несколько улучшить гидродинамические характеристики потока разделяемой смеси за счет предотвращения смешивания исходной разделяемой смеси и концентрата, однако он недостаточно эффективен в эксплуатации и характеризуется обусловленной сложностью конструкции, низкой технологичностью изготовления мембранного аппарата.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническом результату (прототипом) является мембранный аппарат для проведения процессов массообмена и/или разделения жидких сред [5], содержащий корпус с патрубками подвода и отвода сред, размещенный в нем мембранный модуль, выполненный из набора плоских полупроницаемых мембран и средств герметизации, образующих две группы чередующихся камер для обмена сред или разделяемой среды и пермеата, открытых в направлении подвода и отвода сред, набора сепарационно-дренажных прокладок, размещенных в камерах, и элементы герметизации модуля в корпусе, причем средства герметизации импрегнированны в сетчатые сепараторы и выполнены в виде планок из материала, содержащего термопласт, расположенных вдоль направления движения сред и неразъемно соединенных с мембранами с образованием в местах контакта с ними опорных элементов в виде колонн, при этом элементы герметизации модуля в корпусе выполнены в виде выступов на внутренней поверхности корпуса и герметично соединены с опорными элементами. В этом аппарате мембранный модуль снабжен дополнительными планками, расположенными внутри камер по направлению движения сред, и дополнительными выступами на внутренней поверхности корпуса, дополнительные планки выполнены из материала, содержащего термопласт, неразъемно соединены с мембранами с образованием в местах контакта с ними дополнительных опорных элементов в виде колонн, а дополнительные выступы герметично соединены с дополнительными опорными элементами, причем в качестве мембран используют трековые (ядерные) мембраны.
От традиционных мембран, получаемых методами химической технологии, трековые (ядерные) мембраны отличаются высокой однородностью геометрических размеров и правильностью форм пор, высокой селективностью по отношению к выделяемому компоненту, очень низкой адсорбцией компонентов разделяемых сред поверхностью мембраны, биологической инертностью, полной совместимостью с большинством разделяемых сред (компонентами крови) и низким травмирующим действием на разделяемые компоненты (форменные элементы крови). Главные преимущества трековых мембран - малая толщина и высокая однородность пор по размерам, что определяет низкое сопротивление течению филируемой среды, высокую селективность фильтрации, удерживание отделяемых частиц на поверхности мембраны и легкость регенерации, а также прозрачность, малый собственный вес и низкая адсорбция растворенных веществ.
Основные недостатки трековых (ядерных) мембран, ограничивающие до последнего времени их широкое практическое использование в мембранной технике - низкая прочность и склонность к растрескиванию, высокая электризуемость, что доказывает низкую технологичность.
Однако наряду с высокими функциональными показателями трековые мембраны отличаются малой толщиной (до 10 мкм), низкой механической прочностью (трековые мембраны обычно не выдерживают герметизацию прижатием к контурам герметизации и лопаются вследствие малой толщины), высокой электризуемостью и низкой адгезивностью по отношению к традиционным клеям.
Сложностью использования трековых мембран, наиболее эффективных по сравнению с другими типами мембран, является также то, что они при герметизации путем механического сжатия повреждаются (трескаются).
Кроме этого наличие в аппарате по прототипу проложенных между трековыми мембранами сепарационных элементов в виде сеток приводит к чрезвычайно неравномерному распределению истоков по мембране и образованию застойных зон, что в свою очередь существенно снижает производительность разделения и массобмена.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Целью изобретения и достигаемым при его использовании техническим результатом является повышение технологичности изготовления и эффективности функционирования мембранных модулей и мембранных аппаратов, обеспечение возможности ускоренной замены отработанных мембранных модулей и использования в качестве мембранного материала практически любых мембран, в том числе и наиболее предпочтительных трековых (ядерных) мембран.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются тем, что в мембранном модуле для разделения сред или массообмена, содержащем набор пористых мембран, рельефных элементов и средств герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, согласно изобретению рельефные элементы выполнены в виде расположенных внутри камер разделяемой среды и пермеата и прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среда и пермеата, открытых в направлении подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.
При этом мембраны, нити и контуры герметизации со стороны подвода и отвода разделяемой среды соединены друг с другом с образованием клиновидных кромок, направленных сужениями в стороны подвода и отвода разделяемой среды с возможностью повышения герметичности камер и снижения гидродинамического сопротивления при подводе и отводе разделяемой среды.
При этом мембраны, нити и контуры герметизации в местах их соприкосновения соединены между собой посредством клея, клея-расплава, термосварки, сварки токами высокой частоты, сварки ультразвуком или посредством вплавления материала нитей и контуров герметизации в поры мембраны с образованием упрочняющего каркаса.
Кроме этого прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации расположены в камерах разделяемой среды и пермеата преимущественно параллельно друг другу равномерно или неравномерно удаленно друг от друга и выполнены преимущественно монолитными с преимущественной толщиной от 10 до 1000 мкм круглого, овального или многоугольного сечения с малой площадью контакта с поверхностью мембраны.
При этом мембранный модуль в качестве мембран содержит трековые мембраны из полимерной пленки с преимущественной толщиной от 5 до 20 микрон с калиброванными порами диаметром от 0,05 до 1,0 микрона, с плотностью пор от 1×105 до 3×109 на 1 см2 или содержит сетчатые микрофильтрационные мембраны, например, из полисульфона, полиэфирсульфона, полиимидов, полиэфиримидов, полиакрилонитрила или сложных эфиров целлюлозы.
При этом прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации выполнены из полимерного термопластичного материала, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата, полиамида, севилена или литьевого фторопласта, а прикрепленные к поверхности мембраны контуры герметизации выполнены монолитными или композитными, квадратного, прямоугольного или трапециевидного сечения.
Толщина прикрепленных к поверхностям мембран контуров герметизации выполнена соразмерной толщине прикрепленных к мембранам и расположенных в камерах разделяемой среды и пермеата нитей преимущественно от 10 до 1000 мкм, а мембраны, нити и контуры герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5% и с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.
Кроме этого контуры герметизации могут быть выполнены в виде полос из нескольких расположенных рядом или вплотную друг к другу нитей или в виде полос из термопластичного материала, из термопластичного материала с расположенными внутри нитями или из клея расплава, а сам мембранный модуль выполнен квадратного или прямоугольного сечения преимущественно в форме плоского параллепипеда.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются тем, что в мембранном модуле для разделения сред или массообмена, содержащем набор наружных стенок, пористых мембран, рельефных элементов и средств герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, согласно изобретению рельефные элементы выполнены в виде расположенных внутри камер разделяемой среды и пермеата и прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среда и пермеата, открытых в направлении подвода и отвода разделяемой среды и пермеата, причем мембраны, нити и контуры герметизации со стороны подвода и отвода разделяемой среды в нем соединены друг с другом с образованием клиновидных кромок, направленных сужениями в стороны подвода и отвода разделяемой среды с возможностью повышения герметичности камер и снижения гидродинамического сопротивления при подводе и отводе разделяемой среды.
В данном варианте конструктивного исполнения мембранного модуля:
наружные стенки, мембраны, нити и контуры герметизации в местах их соприкосновения соединены между собой посредством клея, клея-расплава, термосварки, сварки токами высокой частоты, сварки ультразвуком или посредством вплавления материала нитей и контуров герметизации в поры мембраны с образованием упрочняющего каркаса;
прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации расположены в камерах разделяемой среды и пермеата преимущественно параллельно друг другу;
прикрепленные к поверхностям мембран нити выполнены преимущественно монолитными с преимущественной толщиной от 10 до 1000 мкм круглого, овального или многоугольного сечения с малой площадью контакта с поверхностью мембраны;
прикрепленные к поверхности мембраны нити расположены в камерах разделяемой среды и пермеата равномерно или неравномерно удаленно друг от друга;
в качестве мембран содержатся трековые мембраны из полимерной пленки с преимущественной толщиной от 5 до 20 микрон с калиброванными порами диаметром от 0,05 до 1,0 микрона, с плотностью пор от 1×105 до 3×109 на 1 см2 или в качестве мембран содержатся сетчатые микрофильтрационные мембраны, например, из полисульфона, полиэфирсульфона, полиимидов, полиэфиримидов, полиакрилонитрила или сложных эфиров целлюлозы;
прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации выполнены из полимерного термопластичного материала, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата, полиамида, севилена или литьевого фторопласта, прикрепленные к поверхности мембраны контуры герметизации выполнены монолитными или композитными, квадратного, прямоугольного или трапециевидного сечения, а толщина прикрепленных к поверхностям мембран контуров герметизации выполнена соразмерной толщине прикрепленных к мембранам нитей преимущественно от 10 до 1000 мкм;
мембраны, нити и контуры герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5% и с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена;
контуры герметизации выполнены в виде полос из нескольких расположенных рядом или вплотную друг к другу нитей или в виде полос из термопластичного материала, из термопластичного материала с расположенными внутри нитями или из клея расплава;
мембранный модуль выполнен преимущественно квадратного или прямоугольного сечения преимущественно в форме плоского параллепипеда.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются также тем, что в мембранном устройстве для разделения сред, содержащем корпус, коллектор разделяемой среды с патрубком подвода разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком отвода пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, согласно изобретению рельефные элементы выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среды и пермеата, открытых в коллекторы разделяемой среды и пермеата со сторон подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.
При этом данный вариант мембранного устройства содержит мембранный модуль, конструктивно выполненный по одному из вышеописанных вариантов, и содержит средства герметизации мембранного модуля в корпусе.
При этом мембранное устройство и его элементы, включая коллектор разделяемой среды с патрубком разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются также тем, что в мембранном устройстве для разделения сред, содержащем корпус, коллектор подвода разделяемой среды с патрубком подвода разделяемой среды, коллектор отвода разделяемой среды с патрубком отвода разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком отвода пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль или мембранный элемент из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, согласно изобретению рельефные элементы в мембранном модуле выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среда и пермеата, открытых в коллекторы разделяемой среды и пермеата со сторон подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.
При этом данный вариант мембранного устройства содержит мембранный модуль, конструктивно выполненный по одному из вышеописанных вариантов, и содержит средства герметизации мембранного модуля в корпусе, а в самом аппарате корпус, коллектор разделяемой среды с патрубком разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются также тем, что в мембранном устройстве для разделения сред, содержащем корпус, коллектор подвода среды с массообмениваемым компонентом с патрубком подвода среды с обмениваемым компонентом, коллектор отвода среды с обмениваемым компонентом с патрубком отвода среды с обмениваемым компонентом, коллектор подвода пермеата с патрубком отвода пермеата коллектор отвода пермеата с патрубком отвода пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль или мембранный элемент из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующими чередующиеся камеры среды с обмениваемым компонентом и пермеата, согласно изобретению рельефные элементы в мембранном модуле выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах среды с обмениваемым компонентом и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для среды с обмениваемым компонентом и пермеата, открытых в коллекторы среды с обмениваемым компонентом и пермеата со сторон подвода и отвода среды с обмениваемым компонентом и пермеата.
При этом данный вариант мембранного устройства содержит мембранный модуль, конструктивно выполненный по одному из вышеописанных вариантов, и содержит средства герметизации мембранного модуля в корпусе, а в самом мембранном аппарате корпус, коллекторы, патрубки и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются также тем, что в мембранном устройстве для разделения крови (в плазмофильтре), содержащем корпус, коллектор подвода крови с патрубком подвода крови, коллектор отвода крови с патрубком отвода крови, коллектор плазмы с патрубком отвода плазмы и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующими чередующиеся камеры крови и плазмы, согласно изобретению рельефные элементы в мембранном модуле выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах крови и плазмы продольно и поперечно ориентированных каналов для крови и плазмы, открытых в коллекторы крови и плазмы со сторон подвода и отвода крови и отвода плазмы.
При этом в мембранном модуле плазмофильтра мембраны, нити и средства герметизации со стороны подвода и отвода разделяемой среды соединены друг с другом с образованием клиновидных кромок, направленных сужениями в стороны подвода и отвода разделяемой среды с возможностью повышения герметичности камер и снижения гидродинамического сопротивления при подводе и отводе разделяемой среды.
При этом в мембранном устройстве для разделения крови корпус, коллектор крови с патрубком крови, коллектор плазмы с патрубком плазмы и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена, а в качестве мембран преимущественно содержит трековые мембраны из полимерной пленки с преимущественной толщиной от 5 до 20 микрон с калиброванными порами диаметром от 0,05 до 1,0 микрона, с плотностью пор от 1×105 до 3×109 на 1 см2.
При этом данный вариант мембранного устройства для разделения крови содержит мембранный модуль, конструктивно выполненный по одному из вышеописанных вариантов, содержит средства герметизации мембранного модуля в корпусе и выполнен преимущественно в форме плоского параллепипеда.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1, 2, 3 показаны варианты конструктивного исполнения исходных мембранных элементов, используемого при изготовлении заявляемых мембранных модулей и аппаратов, состоящие из пористой мембраны 1 с прикрепленными к ее поверхности рельефными элементами в виде продольно или поперечно расположенных нитей 2 и контуров герметизации 3, выполненных монолитными (фиг.1), композитными (фиг.2), где внутри контура герметизации расположены нити, или образованного набором рядом расположенных нитей 4 (фиг.3);
на фиг.4 и 5 показана схема изготовления заготовки мембранного модуля путем наложения и соединения двух мембранных элементов, состоящих из пористой мембраны 1 с прикрепленными к ее поверхности рельефными элементами в виде продольно или поперечно расположенных нитей 2 и контуров герметизации 3 и/или рядом расположенных нитей 4;
на фиг.6, 7 показаны конструкции заготовок мембранных модулей, изготовленных путем наложения и соединения двух мембранных элементов, состоящих из пористой мембраны 1 с прикрепленными к ее поверхности рельефными элементами в виде продольно или поперечно расположенных нитей 2 и контуров герметизации 3 и/или рядом расположенных нитей 4, с получением со сторон подвода и отвода разделяемой среды клинообразного герметичного и упрочняющего конструкцию соединения 10, направленного сужением (острыми ребрами соединения) 11 в стороны подвода и отвода разделяемой среды с образованием открытых в направлении движения разделяемой среды каналов;
на фиг.7 и 8 показана схема изготовления мембранных модулей из описанных выше заготовок с соединением их между собой и прикреплением к полученному блоку заготовок нижней стенки 5 и верхней стенки 6 с получением одного из вариантов заявляемого мембранного модуля с наружными стенками;
на фиг.9 изображен вариант конструкции мембранного модулей из описанных выше заготовок с соединением их между собой без наружных стенок, предназначенный для установки в корпус мембранного аппарата с наружными стенками;
на фиг.10 изображен вариант конструктивного исполнения мембранного аппарата для «тупиковой» фильтрации, содержащего корпус из боковых элементов 14, коллектор разделяемой среды 8 с патрубком подвода разделяемой среды 7, коллектор пермеата 13 с патрубком отвода пермеата 12 и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран 1 с рельефными элементами в виде нитей 2 и средствами герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и камеры пермеата 9;
на фиг.11 изображен вариант конструктивного исполнения мембранного апапарата для «проточной» фильтрации (разделения крови, плазмофильтрации), содержащего корпусные элементы 14, коллектор подвода разделяемой среды 8 с патрубком подвода разделяемой среды 7, коллектор отвода разделяемой среды 17 с патрубком отвода разделяемой среды 18, коллектор пермеата 13 с патрубком отвода пермеата 12 и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран 1 с рельефными элементами в виде нитей 2 и средствами герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и камеры пермеата 9, с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата 9 продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среды и пермеата, открытых в коллекторы разделяемой среды 8, 17 и коллектор пермеата 13 со сторон подвода и отвода разделяемой среды и пермеата;
на фиг.12 изображен вариант конструктивного исполнения «массообменного» мембранного аппарата, содержащего корпус с корпусными элементами 14, коллектор подвода среды с массообмениваемым компонентом 8 с патрубком подвода среды с обмениваемым компонентом 7, коллектор отвода среды с обмениваемым компонентом 17 с патрубком отвода среды с обмениваемым компонентом 18, коллектор подвода пермеата с патрубком подвода пермеата 16, коллектор отвода пермеата 13 с патрубком отвода пермеата 12 и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран 1 с рельефными элементами в виде нитей 2 и средствами герметизации, образующими чередующиеся камеры среды с обмениваемым компонентом и камеры пермеата 9, в которых рельефные элементы в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах среды с обмениваемым компонентом и камер пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для среды с обмениваемым компонентом и пермеата, открытых в коллекторы среды с обмениваемым компонентом и пермеата со сторон подвода и отвода среды с обмениваемым компонентом и пермеата.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Характерной особенностью данного изобретения является образование распределительно-сепарационной системы в камерах мембранных модулей посредством рельефных элементов в виде расположенных внутри камер разделяемой среды и пермеата и прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среды и пермеата, открытых в направлении подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.
Выполнение распределительно-сепарационной системы мембранных модулей и мембранных аппаратов в виде прикрепленных к поверхности мембран рельефных элементов в виде преимущественно параллельных нитей позволяет повысить эффективность разделения и массообмена за счет исключения застойных зон при движении разделяемых и массообменных сред.
Преимущественное применение профильных трековых мембран позволяет, по сравнению с другими используемыми в настоящее время мембранами, например обычными плоскими трековыми мембранами с сетчатыми сепараторами или мембранами на основе производных целлюлозы, существенно повысить эффективность разделения (отделения плазмы) и существенно уменьшить травмирование компонентов разделяемых сред (форменных элементов крови).
Использование в камерах разделяемых сред (маассобменных сред) и пермеата продольно и поперечно ориентированных нитей позволяет создать открытые в направлении движения сред каналы и равномерно распределить зоны соприкосновения мембран с сепарационными рельефными элементами по всей поверхности мембран, что существенно повышает сопротивляемость мембран действию трансмембранного давления и дает возможность повысить эффективность функционирования за счет возможности увеличения перепада давления в камерах, а также уменьшения толщины мембран без опасения механического повреждения мембран под действием трансмембранного давления.
При этом прикрепленные к поверхности мембран нити предотвращают образование складок из мембранного материала в процессе изготовления и эксплуатации мембранного модуля, которые могут возникать в случае свободного расположения мембран и которые иногда полностью закупоривают проходное сечение щелевых камер.
Кроме этого использование прикрепленных к пористой мембране нитей обеспечивает надежное соединение мембраны к зонам герметизации за счет нагрева под нагрузкой, при этом часть клея дополнительно вдавливается в поры мембран и это обеспечивает одновременно простую по технологической реализации, но надежную герметизацию камер и обеспечивает жесткость всей конструкции.
Наиболее предпочтительно использование заявляемых мембранных модулей и мембранных аппаратов на основе трековых мембран, особенно для разделения крови на плазму и эритроцитную массу, например при проведении процедуры плазмафереза в донорских целях для получения плазмы и аутоплазмы в учреждениях службы крови, а также и лечебных целях, для детоксикации, иммуно- и реокоррекции в практическом здравоохранении на отделениях токсикологии, трансфузиологии, кардиологии, нефрологии, эндокринологии, аллергологии, пульмонологии, онкологии, дерматологии, наркологии, неврологии и др.; в акушерстве и гинекологии, педиатрии, реанимации, хирургии; в условиях клиник, больниц, в службе скорой помощи и военно-полевой медицине, в ургентных случаях и в условиях медицины катастроф.
Используемая в модулях и аппаратах по изобретению рельефная пористая трековая мембрана с распределительной системой в виде ориентированных в направлении движения сред нитей для тангенциально фильтруемых к поверхности потоков по сравнению с обычной трековой мембраной имеет следующие преимущества:
высокую прочность и стойкость к растрескиванию, низкую электризуемость, что определяет ее повышенную технологичность;
практическое сохранение пористости и всех преимуществ исходной трековой мембраны.
Трековые (ядерные) мембраны, на основе полиэтилентерефталатной пленки (лавсана), в частности, характеризуются:
толщиной пленки от 5 до 12 мкм, при ширине до 320 мм; диаметром пор от 0,05 до 2,0 мкм; плотностью пор от 10 (в пятой степени) до 3×109 (в девятой степени) на см2;
рабочим диапазоном температур от -65 до плюс +155°С, что допускает стерилизацию фильтров в автоклавах без каких-либо необратимых процессов;
негигроскопичностью, водопоглощением при 25°С в течение 7 суток - 0,5%;
пассивностью в биологическом отношении, отсутствием компонентов, которые могут мигрировать в фильтрат (следовательно, не требуется выщелачивания перед использованием);
возможностью регенерации путем отмыва фильтров тангенциальным потоком фильтрата или пульсирующим обратным потоком;
стойкостью при низких температурах, особенно характерных для криогенной техники;
устойчивостью к большинству кислот, органических растворителей, разбавленным растворам щелочей;
гладкой поверхностью, в отличие от рыхлой поверхности традиционных сетчатых мембранных фильтров типа «Millipore», «Владинор» и др., что способствует их возможному использованию в аналитических целях, в частности, при исследовании отфильтрованных продуктов методами оптической или электронной микроскопии;
малым собственным весом и весьма незначительной абсорбцией влаги, что позволяет использовать их для гравиметрического анализа;
малой зольностью, что существенно при количественном элементном анализе с помощью нейтронной активации и оптической спектроскопии;
высоким пропусканием светового потока, достаточным для микроскопических исследований;
полным отсутствием радиоактивности в материале фильтров (при облучении лавсана используется энергия ионов, при которых не протекают ядерные реакции);
полным задержанием частиц, превосходящих размеры пор, а следовательно, возможностью определения размеров задержанных частиц;
возможностью классификации частиц по размерам в процессе последовательной фильтрации через фильтры с различным (последовательно уменьшающимся) диаметром пор.
В качестве одного из примеров промышленной реализации изобретения были изготовлены и испытаны устройства для разделения крови в виде плазмофильтров мембранных, предназначенных для разделения крови на плазму и эритроцитную массу при проведении процедур плазмафереза в донорских целях для получения плазмы и аутоплазмы в учреждениях службы крови, а также в лечебных целях для детоксикации, иммуно- и реокоррекции в практическом здравоохранении на отделениях токсикологии, трансфузиологии, кардиологии, нефрологии, эндокринологии, аллергологии, пульмонологии, онкологии, дерматологии, наркологии, неврологии и др.; в акушерстве и гинекологии, педиатрии, реанимации, хирургии; в условиях клиник, больниц, в службе скорой помощи, в военно-полевой медицине, в ургентных случаях и в условиях медицины катастроф.
Технические характеристики плазмофильтра мембранного ПФМ-500
| Таблица 1 | |
| Габаритные размеры, мм, не более | 90×90×25 |
| Масса, кг, не более | 0,05 |
| Объем начального заполнения, мл, не более | 20 |
| Номинальный поток крови, мл/мин | 50 |
| Давление крови на входе в плазмофильтр, мм рт.ст., не более | 90 |
| Выход плазмы от входного потока крови, %, не менее | 30 |
Основным конструктивным элементом плазмофильтров на основе изобретения является мембранный модуль, представляющий собой многокамерное устройство с чередующимися плоскими щелевыми камерами крови и плазмы, разделенными трековой мембраной, в кровяных и плазменных камерах которых находятся рельефные элементы в виде нитей, служащие для формирования каналов для потоков жидкости в них. Мембранные модули могут заключаться между двумя полимерными пластинами, к которым по периметру привариваются коллекторы для подвода крови и отвода эритроцитной массы и плазмы. В таблице 1 показаны данные плазмофильтра мембранного ПФМ-500.
Главным функциональным элементом плазмофильтров по изобретению является рельефная трековая мембрана. Поры в мембране образуются при облучении полимерной пленки ускоренными на циклотроне тяжелыми ионами и последующей ее физико-химической обработке. Уникальными функциональными свойствами трековых мембран являются: малая толщина, цилиндрическая форма и калиброванность пор, высокая селективность фильтрации, отсутствие экстрагируемых веществ, низкая адсорбция растворенных веществ, низкое сопротивление течению фильтруемой среды.
В плазмофильтрах по изобретению используется преимущественно, но не обязательно, мембрана из полиэтилентерефталатной пленки толщиной 10 мкм, пористостью 6-10% и размером пор около 0,5 мкм. Открытые со стороны входа и выхода продольные каналы, цилиндрическая форма пор и гладкая поверхность исходной трековой мембраны существенно снижают травмирующее воздействие на форменные элементы крови и позволяют выдерживать без гемолиза трансмембранное давление до 200 мм рт.ст., что в три раза выше, чем у аналогов с мембранами в виде полых волокон.
Мембранный плазмофильтр по изобретению работает следующим образом: кровь подводится через патрубок подвода крови в коллектор подвода крови, равномерно распределяется по всем камерам крови и движется по открытым каналам в них тангенциальным потоком вдоль мембраны в направлении патрубка отвода крови. При этом в камерах крови создается избыточное давление, и часть плазмы через поры мембран фильтруется в плазменные камеры, собирается в коллектор плазмы и выводится из плазмофильтра через патрубок отвода плазмы.
Конструкция плазмофильтров, гидродинамика потоков крови и плазмы, характеристики мембран позволяют свободно проходить через последние всем жидким компонентам крови с большей частью токсинов и некомпетентных веществ и задерживать ее форменные элементы.
Сравнительные функциональные характеристики модификаций плазмофильтров мембранных ПФМ-500 и ПМФ-800 приведены в табл.2.
| Таблица 2 | ||
| Характеристика плазмофильтра мембранного | Тип плазмофильтра мембранного (ПФМ) | |
| ПФМ-500 | ПФМ-800 | |
| Объем начального заполнения, мл, не более | 20 | 25 |
| Скорость потока крови номинальная, мл/мин | 50 | 50 |
| Давление крови на входе в плазмофильтр, мм рт.ст., не более | 90 | 90 |
| Выход плазмы от входного потока крови, %, не менее | 30 | 30 |
Плазмофильтры мембранные являются изделиями однократного применения и сохраняют стерильность, апирогенность и нетоксичность в течение всего гарантийного срока хранения. Срок годности плазмофильтров - не менее 3 лет.
Плазмофильтры могут применяться в составе устройств мембранного плазмафереза, выпускаемых, в частности, по ТУ 9444-004-49013468-2007, а также с трансфузионными магистралями, имеющими разрешительные документы к использованию в медицинской практике, что дает врачу возможность выбрать оптимальную для конкретного пациента методику.
Экспериментальные исследования функциональных свойств плазмофильтров, изготовленных с использованием предлагаемых мембранных модулей, были проведены в клиниках Санкт-Петербурга. Соответствие плазмофильтров мировому уровню проверялось путем сравнения их функциональных характеристик с характеристиками плазмофильтров ведущих зарубежных фирм. Испытания проводились на консервированной цитратом человеческой крови с гематокритом 0,42 л/л при скорости тока крови 10,0 мл/мин. Результаты показали, что по функциональным характеристикам испытуемые плазмофильтры с использованием предлагаемого мембранного модуля вполне соответствуют мировому уровню и даже превосходят их по отдельным парметрам.
Биосовместимость мембранных модулей доказана испытаниями на кроликах.
Использование предлагаемых мембранных модулей и аппаратов позволяет существенно повысить технологичность и снизить трудоемкость их изготовления за счет обеспечения возможности полной механизации и автоматизации производства, что позволяет обеспечить крупносерийный выпуск остродефицитных в настоящее время мембранных аппаратов, в частности плазмофильтров. При этом появляется возможность исключения контакта производственного персонала с отдельными деталями мембранных модулей, что повышает стерильность мембранных аппаратов.
Кроме этого преимуществом предлагаемой конструкции мембранного модуля является возможность изготовления на одном и том же производственном оборудовании мембранных модулей для проведения различных процессов разделения (например, плазмафереза или получения очищенных сред) и/или массообмена (диализа).
СООТВЕТСТВИЕ КРИТЕРИЯМ ОХРАНОСПОСОБНОСТИ
В целом, учитывая новизну и неочевидность изобретений, существенность всех общих и частных признаков изобретений, промышленную применимость, практическую осуществимость изобретения и достижение поставленных изобретением задач и требуемого технического результата, по нашему мнению заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретений являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретений, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом и достичь требуемых технических результатов.
Кроме этого анализ совокупности существенных признаков изобретений группы и достигаемого при использовании единого технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь вариантов модулей и аппаратов, что позволяет объединить несколько изобретений в одной заявке.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авторское свидетельство СССР N1063417, кл. А61М 1/03, 1983.
2. Авторское свидетельство СССР N1243734, кл. А61М 1/03, 1986.
3. Заявка ФРГ N2252341, кл. В01D 13/00, 1981.
4. Авторское свидетельство СССР N1034754, кл. В01D 63/14, 1983.
5. Патент РФ №2029610, B01D 63/14, А61М 1/16, дата публикации 1995.02.27 (прототип).
Claims (51)
1. Мембранный модуль для разделения сред или массообмена, содержащий набор пористых мембран, рельефных элементов и средств герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, отличающийся тем, что рельефные элементы выполнены в виде расположенных внутри камер разделяемой среды и пермеата и прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среды и пермеата, открытых в направлении подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.
2. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что мембраны, нити и контуры герметизации со стороны подвода и отвода разделяемой среды соединены друг с другом с образованием клиновидных кромок, направленных сужениями в стороны подвода и отвода разделяемой среды с возможностью повышения герметичности камер и снижения гидродинамического сопротивления при подводе и отводе разделяемой среды.
3. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что мембраны, нити и контуры герметизации в местах их соприкосновения соединены между собой посредством клея, клея-расплава, термосварки, сварки токами высокой частоты, сварки ультразвуком или посредством вплавления материала нитей и контуров герметизации в поры мембраны с образованием упрочняющего каркаса.
4. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации расположены в камерах разделяемой среды и пермеата преимущественно параллельно друг другу.
5. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что прикрепленные к поверхностям мембран нити выполнены преимущественно монолитными с преимущественной толщиной от 10 до 1000 мкм круглого, овального или многоугольного сечения с малой площадью контакта с поверхностью мембраны.
6. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что прикрепленные к поверхности мембраны нити расположены на поверхности мембран равномерно или неравномерно удаленно друг от друга.
7. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве мембран содержит трековые мембраны из полимерной пленки с преимущественной толщиной от 5 до 20 мкм с калиброванными порами диаметром от 0,05 до 1,0 мкм с плотностью пор от 1·105 до 3·109 на 1 см2.
8. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве мембран содержит сетчатые микрофильтрапионные мембраны, например, из полисульфона, полиэфирсульфона, полиимидов, полиэфиримидов, полиакрилонитрила или сложных эфиров целлюлозы.
9. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации выполнены из полимерного термопластичного материала, например из полимерного материала, на основе полиэтилентерефталата, полиамида, севилена или литьевого фторопласта.
10. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что прикрепленные к поверхности мембраны контуры герметизации выполнены монолитными или композитными, квадратного, прямоугольного или трапециевидного сечения.
11. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что толщина прикрепленных к поверхностям мембран контуров герметизации выполнена соразмерной толщине прикрепленных к мембранам и расположенных в камерах разделяемой среды и пермеата нитей преимущественно от 10 до 1000 мкм.
12. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что мембраны, нити и контуры герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от - 65°С до +150°С, с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5% и с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом, например, из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.
13. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что контуры герметизации выполнены в виде полос из нескольких расположенных рядом или вплотную друг к другу нитей или в виде полос из термопластичного материала, из термопластичного материала с расположенными внутри нитями или из клея-расплава.
14. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что выполнен квадратного или прямоугольного сечения преимущественно в форме плоского параллелепипеда.
15. Мембранный модуль для разделения сред или массообмена, содержащий набор наружных стенок, пористых мембран, рельефных элементов и средств герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, отличающийся тем, что рельефные элементы выполнены в виде расположенных внутри камер разделяемой среды и пермеата и прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среды и пермеата, открытых в направлении подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.
16. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что мембраны, нити и контуры герметизации со стороны подвода и отвода разделяемой среды соединены друг с другом с образованием клиновидных кромок, направленных сужениями в стороны подвода и отвода разделяемой среды с возможностью повышения герметичности камер и снижения гидродинамического сопротивления при подводе и отводе разделяемой среды.
17. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что наружные стенки, мембраны, нити и контуры герметизации в местах их соприкосновения соединены между собой посредством клея, клея-расплава, термосварки, сварки токами высокой частоты, сварки ультразвуком или посредством вплавления материала нитей и контуров герметизации в поры мембраны с образованием упрочняющего каркаса.
18. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации расположены в камерах разделяемой среды и пермеата преимущественно параллельно друг другу.
19. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что прикрепленные к поверхностям мембран нити выполнены преимущественно монолитными с преимущественной толщиной от 10 до 1000 мкм круглого, овального или многоугольного сечения с малой площадью контакта с поверхностью мембраны.
20. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что прикрепленные к поверхности мембраны нити расположены в камерах разделяемой среды и пермеата равномерно или неравномерно удаленно друг от друга.
21. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что в качестве мембран содержит трековые мембраны из полимерной пленки с преимущественной толщиной от 5 до 20 мкм с калиброванными порами диаметром от 0,05 до 1,0 мкм с плотностью пор от 1·105 до 3·109 на 1 см2.
22. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что в качестве мембран содержит сетчатые микрофильтрационные мембраны, например, из полисульфона, полиэфирсульфона, полиимидов, полиэфиримидов, полиакрилонитрила или сложных эфиров целлюлозы.
23. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации выполнены из полимерного термопластичного материала, например из полимерного материала, на основе полиэтилентерефталата, полиамида, севилена или литьевого фторопласта.
24. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что прикрепленные к поверхности мембраны контуры герметизации выполнены монолитными или композитными, квадратного, прямоугольного или трапециевидного сечения.
25. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что толщина прикрепленных к поверхностям мембран контуров герметизации выполнена соразмерной толщине прикрепленных к мембранам нитей, преимущественно от 10 до 1000 мкм.
26. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что мембраны, нити и контуры герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от - 65°С до +150°С, с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5% и с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.
27. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что контуры герметизации выполнены в виде полос из нескольких расположенных рядом или вплотную друг к другу нитей или в виде полос из термопластичного материала, из термопластичного материала с расположенными внутри нитями или из клея расплава.
28. Мембранный модуль по п.15, отличающийся тем, что выполнен преимущественно квадратного или прямоугольного сечения преимущественно в форме плоского параллелепипеда.
29. Мембранное устройство для разделения сред, содержащее корпус, коллектор разделяемой среды с патрубком подвода разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком отвода пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, отличающееся тем, что рельефные элементы выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среды и пермеата, открытых в коллекторы разделяемой среды и пермеата со сторон подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.
30. Мембранное устройство по п.29, отличающееся тем, что содержит мембранный модуль по любому из пп.1-14.
31. Мембранное устройство по п.29, отличающееся тем, что содержит мембранный модуль по любому из пп.15-28.
32. Мембранное устройство по п.29, отличающееся тем, что содержит средства герметизации мембранного модуля или мембранного элемента в корпусе.
33. Мембранное устройство по п.29, отличающееся тем, что корпус, коллектор разделяемой среды с патрубком разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от - 65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.
34. Мембранное устройство для разделения сред, содержащее корпус, коллектор подвода разделяемой среды с патрубком подвода разделяемой среды, коллектор отвода разделяемой среды с патрубком отвода разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком отвода пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, отличающееся тем, что рельефные элементы в мембранном модуле выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среды и пермеата, открытых в коллекторы разделяемой среды и пермеата со сторон подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.
35. Мембранное устройство по п.34, отличающееся тем, что содержит мембранный модуль по любому из пп.1-14.
36. Мембранное устройство по п.34, отличающееся тем, что содержит мембранный модуль по любому из пп.15-28.
37. Мембранное устройство по п.34, отличающееся тем, что содержит средства герметизации мембранного модуля или мембранного элемента в корпусе.
38. Мембранное устройство по п.34, отличающееся тем, что корпус, коллектор разделяемой среды с патрубком разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от - 65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.
39. Мембранное устройство для массообмена, содержащее корпус, коллектор подвода среды с обмениваемым компонентом с патрубком подвода среды с обмениваемым компонентом, коллектор отвода среды с обмениваемым компонентом с патрубком отвода среды с обмениваемым компонентом, коллектор подвода пермеата с патрубком отвода пермеата, коллектор отвода пермеата с патрубком отвода пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующими чередующиеся камеры среды с обмениваемым компонентом и пермеата, отличающееся тем, что рельефные элементы в мембранном модуле выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах среды с обмениваемым компонентом и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для среды с обмениваемым компонентом и пермеата, открытых в коллекторы среды с обмениваемым компонентом и пермеата со сторон подвода и отвода среды с обмениваемым компонентом и пермеата.
40. Мембранное устройство по п.39, отличающееся тем, что содержит мембранный модуль по любому из пп.1-14.
41. Мембранное устройство по п.39, отличающееся тем, что содержит мембранный элемент по любому из пп.15-28.
42. Мембранное устройство по п.39, отличающееся тем, что содержит средства герметизации мембранного модуля в корпусе.
43. Мембранное устройство по п.39, отличающееся тем, что содержит средства герметизации мембранного элемента в корпусе.
44. Мембранное устройство по п.39, отличающееся тем, что корпус, коллекторы, патрубки и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.
45. Мембранное устройство для разделения крови, содержащее корпус, коллектор подвода крови с патрубком подвода крови, коллектор отвода крови с патрубком отвода крови, коллектор плазмы с патрубком отвода плазмы и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующими чередующиеся камеры крови и плазмы, отличающееся тем, что рельефные элементы в мембранном модуле выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах крови и плазмы продольно и поперечно ориентированных каналов для крови и плазмы, открытых в коллекторы крови и плазмы со сторон подвода и отвода крови и отвода плазмы.
46. Мембранное устройство для разделения крови по п.45, отличающееся тем, что в мембранном модуле мембраны, нити и средства герметизации со стороны подвода и отвода разделяемой среды соединены друг с другом с образованием клиновидных кромок, направленных сужениями в стороны подвода и отвода разделяемой среды с возможностью повышения герметичности камер и снижения гидродинамического сопротивления при подводе и отводе разделяемой среды.
47. Мембранное устройство для разделения крови по п.45, отличающееся тем, что корпус, коллектор крови с патрубком крови, коллектор плазмы с патрубком плазмы и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от - 65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.
48. Мембранное устройство для разделения крови по п.45, отличающееся тем, что в качестве мембран преимущественно содержит трековые мембраны из полимерной пленки с преимущественной толщиной от 5 до 20 мкм с калиброванными порами диаметром от 0,05 до 1,0 мкм с плотностью пор от 1·105 до 3·109 на 1 см2.
49. Мембранное устройство для разделения крови по п.45, отличающееся тем, что содержит мембранный модуль по любому из пп.1-14 или мембранный модуль по любому из пп.15-28.
50. Мембранное устройство для разделения крови по п.45, отличающееся тем, что содержит средства герметизации мембранного модуля в корпусе.
51. Мембранное устройство для разделения крови по п.45, отличающееся тем, что выполнено преимущественно в форме плоского параллелепипеда.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009106027/05A RU2409413C2 (ru) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Мембранный модуль (варианты) и мембранное устройство (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009106027/05A RU2409413C2 (ru) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Мембранный модуль (варианты) и мембранное устройство (варианты) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009106027A RU2009106027A (ru) | 2010-08-27 |
| RU2409413C2 true RU2409413C2 (ru) | 2011-01-20 |
Family
ID=42798419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009106027/05A RU2409413C2 (ru) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Мембранный модуль (варианты) и мембранное устройство (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2409413C2 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518972C1 (ru) * | 2012-12-24 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НАНО КАСКАД" | Трековая мембрана для фильтрации крови |
| WO2017040408A1 (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | Idex Health & Science, Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| RU2638204C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-12-12 | Николай Николаевич Петухов | Устройство для обработки биологической жидкости и способ его применения |
| RU2699971C1 (ru) * | 2018-06-28 | 2019-09-11 | Николай Николаевич Петухов | Мембранное полифункциональное устройство для обработки биологической жидкости |
| RU2711185C2 (ru) * | 2015-01-28 | 2020-01-15 | Хэмэйр Лимитед | Массообменное устройство и способы его использования |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2252341A1 (de) * | 1972-03-10 | 1973-09-13 | Atomic Energy Commission | Dialysator mit gefalteter membran |
| RU2029610C1 (ru) * | 1991-09-27 | 1995-02-27 | Зеликсон Борис Малкиэлевич | Мембранный аппарат для проведения процессов массообмена и/или разделения жидких сред |
| RU2151633C1 (ru) * | 1998-08-04 | 2000-06-27 | Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт им.акад. А.И.Лейпунского | Мембранный модуль для разделения крови |
-
2009
- 2009-02-24 RU RU2009106027/05A patent/RU2409413C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2252341A1 (de) * | 1972-03-10 | 1973-09-13 | Atomic Energy Commission | Dialysator mit gefalteter membran |
| RU2029610C1 (ru) * | 1991-09-27 | 1995-02-27 | Зеликсон Борис Малкиэлевич | Мембранный аппарат для проведения процессов массообмена и/или разделения жидких сред |
| RU2151633C1 (ru) * | 1998-08-04 | 2000-06-27 | Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт им.акад. А.И.Лейпунского | Мембранный модуль для разделения крови |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518972C1 (ru) * | 2012-12-24 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НАНО КАСКАД" | Трековая мембрана для фильтрации крови |
| RU2711185C2 (ru) * | 2015-01-28 | 2020-01-15 | Хэмэйр Лимитед | Массообменное устройство и способы его использования |
| WO2017040408A1 (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | Idex Health & Science, Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| GB2556523A (en) * | 2015-08-28 | 2018-05-30 | Idex Health & Science Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| US10143942B2 (en) * | 2015-08-28 | 2018-12-04 | Idex Health & Science Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| US10953348B2 (en) | 2015-08-28 | 2021-03-23 | Idex Health & Science, Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| GB2556523B (en) * | 2015-08-28 | 2022-07-13 | Idex Health & Science Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| DE112016003938B4 (de) | 2015-08-28 | 2022-11-03 | Idex Health & Science, Llc | Flüssigkeitsentgasungsvorrichtung, Entgasungsvorrichtung und Verfahren zur Verringerung einer Zielgaskonzentration in einem Fluid |
| RU2638204C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-12-12 | Николай Николаевич Петухов | Устройство для обработки биологической жидкости и способ его применения |
| RU2699971C1 (ru) * | 2018-06-28 | 2019-09-11 | Николай Николаевич Петухов | Мембранное полифункциональное устройство для обработки биологической жидкости |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009106027A (ru) | 2010-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0980285B1 (en) | Filtration cassette article and filter comprising same | |
| CN101084054B (zh) | Mecs透析器 | |
| CN100522328C (zh) | 一体化的渗透通道膜 | |
| US3585131A (en) | Pleated memberane exchange device | |
| JPH0211157A (ja) | 細胞状要素を含む液体の生物特定浄化のための統合装置 | |
| CN204275132U (zh) | 一种可同步实现透析与灌流治疗的血液净化装置 | |
| CN208943042U (zh) | 用于治疗高血脂的血浆过滤装置 | |
| CN101918102A (zh) | 过滤器装置 | |
| JP2017029974A (ja) | 液体処理モジュールおよび液体処理アセンブリ | |
| RU2405620C2 (ru) | Рельефная пористая мембрана (варианты), способ ее изготовления (варианты) и мембранные элементы из рельефной пористой мембраны (варианты) | |
| CN105311693B (zh) | 过滤器模块及其应用和制造无菌医用流体的方法 | |
| JPH01194921A (ja) | 移動するガス流から粒子物質を除去するためのフイルタおよび方法 | |
| RU85837U1 (ru) | Мембранный модуль (варианты) и мембранное устройство (варианты) | |
| US20250121332A1 (en) | Articles, systems, and methods related to nanoporous membranes | |
| CN102600520B (zh) | 一种血液透析器 | |
| RU84255U1 (ru) | Рельефная пористая мембрана (варианты) и мембранные элементы из рельефной пористой мембраны (варианты) | |
| RU2009106027A (ru) | Мембранный модуль (варианты) и мембранное устройство (варианты) | |
| CN113518655B (zh) | 使用径迹蚀刻膜过滤生物流体的方法 | |
| RU2029610C1 (ru) | Мембранный аппарат для проведения процессов массообмена и/или разделения жидких сред | |
| RU2021823C1 (ru) | Мембранное устройство и способ его изготовления | |
| RU2687921C1 (ru) | Фильтрующий элемент для разделения и концентрирования жидких сред | |
| RU2046647C1 (ru) | Мембранный модуль для разделения крови и способ его изготовления | |
| RU2036704C1 (ru) | Многосекционный многокамерный мембранный модуль для разделения жидких сред и способ его изготовления | |
| EP2363196B1 (en) | Diffusion and/or filtration device | |
| KR102204134B1 (ko) | 필름 접착 플랫팩 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120225 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130827 |