Гидросистема для приготовления и подачи диализирующего раствора

,ЯО 113 350 А 61 М 1/03 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСК ВИДЕТЕЛЬСТ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектно-конструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовойпромышленности(54) (57) ГИДРОСИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПОДАЧИ ДИАЛИЗИРУ 1 ОЩЕГО РАСТВОРА, содержащая источникхолодной воды, систему ее подготовки,включающую фильтр, редуктор давления инагреватель, источники концентрированныхсолевых растворов с соединительными магистралями, смесительный бак с датчикомдавления, датчики давления воды в магистрали и расходный бак с подогревателем, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, упрощения конструкции и уменьшения пульсации давления диализирующего раствора, каждый источник концентрированного солевого раствора выполнен в виде осмотической ячейки, представляющей собой закрытый резервуар, разделенный по высоте на две части полупроницаемой мембраной, одна из частей резервуара соединена с источником холодной воды, а другая заполнена насыщенным солевым раствором, в который помещена соль в твердой фазе, на выходных магистралях источников концентрированных солевых растворов установлен сильфон, который имеет на свободном конце капилляр, между нагревателем и смесительным баком установлен дроссель, а все выходные магистрали источников концентрированных солевых растворов соединены с ним.5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при разработке систем для гемодиализа, предназачецных для лечения больных с острой и хронической почечной недостаточностью в условиях нефрологических центров и лабораторий Искусственная почка.Наиболее близким техническим решением к изобретению является гидро истема для приготовления и подачи диализирующего раствора, содержащая источник холодной воды, систему ее подготовки, включаюгцую фильтр, редуктор давления и нагреватель, источники кОнцентрированного солевого раствора с соединительными магистралями, смесительный бак с датчиком давления, датчики давления воды и концентрированного"раствора, расходный бак с подогревателем 1).Недостатками данного диализатора являются относительно малая надежность за счет конструктивной сложности системы приготовления и контроля состава диализирующего раствора, а также пульсации давления, вызванные дискретностью метода разбавления концентрированного раствора.Цель изобретения - повышение надежности, упрощение конструкции и уменьшение пульсации давления диализирующего раствора.Поставленная цель достигается тем, что в гидросистеме для приготовления и подачи диализирую щего раствора, содержащей источник холодной воды, систему ее подготовки, включающую фильтр, редуктор давления и нагреватель источники концентрированных солевых растворов с соединив,;ьыми магистралями, смесительный бак с дат иком давления, датчики давления воды в магистрали и расходный бак с подогревателем, каждый источник концентрированного солевого раствора выполнен в виде осмотической ячейки, представляюгцей собой закрытый резервуар, разделенный по высоте на две части полупроцицаемой мембраной, одна из частей резервуара соединена с источником холодной воды, а другая заполнена насыщенным солевым раствором, в который помещена соль в твердой фазе, на выходных магистралях источников кони цтрированных солевых растворов установлен сцльфон, который имеет на свободом конце капилляр, между нагревателемсмесительным баком установлен дроссель, а все выходные магистрали источников концентрированных солевых растворов соединены с ним.На фиг, 1 дано схематическое изображение диализатора (гидросистемы для приготовления и подачи диализирующего раствора Искусственная почка); на фиг. 2 -- устройство осмотической ячейки и ее подключение к дросселю в линии холодной воды. К источнику холодной воды 1 (фиг, 1) подключены последовательно фильтр 2, редуктор 3 (регулятор давления водопроводной воды), нагреватель 4 и дроссель 5 к которому через сильфон 6 и капилляры 7 подсоединены осмотические ячейки 8. Выход дросселя 5 соединен со смесительным баком 9, на котором установлено реле давления 10 и датчик давления 11, электромагнитные клапаны 12 и 13, к выходу которых в зависимости от режима работы через расходный бак 14 подключен индивидуальный пост диализа 15.Осмотические ячейки 8 через байпасную линию 16 соединены с источником холодной воды 1. В линии воды установлены датчики давления воды 17. Насыщенный водный раствор соли находится в сильфоне 6 и в емкости 18 (фиг. 2), которые сообщаются между собой. Емкость 18 содержит соль 19 в твердой фазе и отделена от емкости 20 с водой полупроницаемой мембраной 21.Гидросистема для приготовления и подачи диализирующего раствора (фиг. 1) работает следующим образом. Из источника 1 холодная вода поступает в фильтр 2, предназначенный для очистки воды от механических частиц размером более 30 мкм, и редуктор давления 3, который поддерживает давление воды на его выходе 1,5 кгс/см". Вода из редуктора поступает в нагреватель 4, где ее температура повышается до 36 - 49 С, а далее в дроссель 5. Насыщенный раствор соли через сильфон 6 и капилляры 7 поступает из осмотических ячеек. В дросселе 5 насыщенный раствор соли смешивается с водой и поступает в смесительный бак 9. В смесительном баке вода и насыщенный раствор полностью смешиваются, образуя диализируюший раствор, который через открытый электромагнитный клапан 12 под избыточным давлением 0,2 - 0,3 кгс/см, измеряемым датчиками 11, поступает в магистраль диализа для питания индивидуальных постов 15. Реле давления 10 перекрывает вход раствора в бак 9 при увеличении давления в нем выше 0,3 кгс/см. Электромагнитный клапан 13 в режиме диализа закрыт, в режиме стерилизации он открывается и вода через него и через расходный бак 14 подается к индивидуальным постам 15. Осмотическая ячейка работает следующим образом (фиг. 2).При контакте насыщенного водного раствора соли с водой через мембрану 21, проницаемую для воды и непроницаемую для соли, возникает осмотический поток воды с давлением:Р =- СкГгде С - молярная концентрация сил в воле;К - универсальная газовая постоянная; Т - температура,. Под давлением осмотических сил вода через полупроницаемую мембрану 21 попадает в емкость 18 с раствором. Для поддержания постоянства концентрации раствора на уровне насыщения при данной температуре раствор контактирует с солью 19 в твердой фазе. Так, например, при Т = 288 К для насыщенного раствора в воде осмотическое давление может достигать 136 ата.Постоянство концентрации соли в раствОре имеет место до тех пор, пока не будет исчерпан весь запас твердой соли 19.За счет того, что мембрана 21 может в незначительных количествах быть проницаема и для соли, для поддержания концентрации соли в емкости 20 с водой, близкой нулю, через емкость 20 создается поток воды из байпасной линии 16 холодной воды.Постоянство концентрации соли и давления в линии диализирующего раствора обеспечивается за счет постоянства концентрации насыщенного раствора соли и постоянства величины потока раствора в дросселе 5. Величина потока насыщенного раствора определяется величиной поверхности и величиной удельной проницаемости селективно полупроницаемой мембраны 21. Поэтому для выбранных геометрии и материала мембраны, а также температуры концентрация и величина потока постоянны. Постоянство температуры осмотической ячейки 8 обеспечивается за счет того, что водопроводная вода в пределах сезона незначительно изменяет свою температуру, поэтому сосуд с проточной водой является тер мостатом.Редуктор 3 в линии воды хорошо поддерживает давление на выходе при медленном изменении давления на входе. Однако быстро изменяющееся давление воды на входе может вызывать изменение расхода воды через дроссель 5. В этом случае концентрация диализирующего раствора практически не изменится за счет того, что увеличение скорости потока приведет к увеличению потока раствора (в соответствии с уравнением Бернулли произойдет пропорциональный подсос раствора) и, наборот, уменьшение потока воды через дроссель 5 приведет к пропорциональному уменьшению потока раствора.Постоянство концентрации раствора в дросселе поддерживается наиболее эффективно при выборе проходного сечения из условия где Я - объемный расход воды;р - плотность воды;р - избыточное давление воды на входе дросселя.5 Диализирующий раствор должен содержать, г: МаС 5,7; КС 1 0,19; СаС 10,33;СНСООМа (ацетат натрия) 3,28 в литрераствора.Учитывая, что концентрация насыщенного водного раствора солей при температуре водопроводной воды Т = 284 К составляет 358 г/л для ХаС 1, 651 г/л для СаС 1,312 г/л для КС 1, 410 г/л для МаСНзСООи минимальный расход диализирующегораствора 8 л/мин (через дроссель объемныйрасход воды 8 л/мин), то объемные расходынасыщенных растворов солей, поступающих из осмотрических ячеек, равны;л/мин: МаС 0,022; СаС 10,012; КС 0,005;МаСНзСОО 0,064, Указанные величины расходов обеспечиваются с помощью отечественных ацетат-целлюлозных мембран, например МГА, Водопроницаемость мембраныМГАсоставляет 600 л/см в сутки, или0,4 л/м минНеобходимые расходы для приготовления диализирующего раствора обеспечивают мембраны, выполненные в форме круга, радиусами 126, 60, 100, 220 мм соответственно для осмотической ячейки с насыщенными растворами МаС 1, КС 1, СаС 1,МаСН СОО,30 Естественно, может быть использованамембрана в виде трубы, если возникнетнеобходимость в увеличении расхода диализирующего раствора и уменьшении габаритов осмотической ячейки. В этом случае можно значительно увеличить поверхность селективно проницаемой мембраны.При длительной работе предложеннойсистемы концентрация диализирующегораствора практически постоянна, отклонение от заданной величины не превы 40 шает +.2 О/О (в прототипе концентрацияизменяется в пределах + бо/,). Пульсациидавления в предлагаемой системе отсутствуют, их не удалось зарегистрировать спомощью записывающего манометра, в прототипе пульсации давления в линии воды45 превышают 25 О/о от абсолютного значениядавления.Внедрение предложенного устройства впрактику медицинского машиностроенияи приборостроения позволит получить зна 50 чительный экономический эффект за счетснижения себестоимости при изготовлении,повышения надежности, отсутствия пульсаций и повышения точности поддержанияконцентрации диализирующего раствора,исключения сложного контролирующего55 и управляющего пропорциональным насосом автоматического обордования. Надежность повышается, так как в предложенном аппарате отсутствуют движущиеся1131510 димость включения в систему деаэрацнонных узлов, достигается уменьшение энергетических затрат, так как в основном используется энергия растворения соли. СоставителТехред И ВеТираж 687НИИПИ Государственнопо делам изобретен35, Москва, Ж - 35, РППП Патент, г. Уждетали именьшено число узлов (элементов) систе,",1 ы для приготовления диализирую цегс раствора, приводяшие к упрогценн о конструкции. Исключается необхоКорректор О Подписное тета СССР крытий наб., д. 4/5 л. Проектная,