Массообменное устройство и способы его использования
Группа изобретений относится к медицинской технике. Способ использования массообменного устройства, содержащего первый канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатываемой жидкости, и второй канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатывающего агента. Первый и второй каналы имеют расположенную между ними проницаемую мембрану для обеспечения возможности переноса выбранных частиц между первым и вторым каналами. Способ включает этапы, согласно которым по первому каналу пропускают обрабатываемую жидкость, а во второй канал вводят смесь из жидкости и газа с получением двухфазного обрабатывающего агента. Раскрыто массообменное устройство для использования в способе. Изобретения позволяют одновременно подавать газообразные частицы в обрабатываемую жидкость и использовать высокую теплоемкость обрабатывающего агента в жидкой фазе для передачи теплоты в обрабатываемую жидкость или из нее. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к массообменному устройству и способам его использования, в частности к массообменному устройству для изменения состава и температуры жидких образцов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Существует множество различных случаев, в которых необходимо изменять свойства крови (или препаратов крови, таких как эритроцитарная масса). К таким случаям относятся переливание крови, сердечно-легочное шунтирование, экстракорпоральная мембранная оксигенация и диализ почек. Изменяться могут следующие свойства:
концентрация кислорода и углекислого газа (переливание крови, сердечно-легочное шунтирование и экстракорпоральная мембранная оксигенация),
температура (переливание крови, сердечно-легочное шунтирование и экстракорпоральная мембранная оксигенация),
концентрация ионов и растворенных частиц (переливание крови, диализ почек, сердечно-легочное шунтирование и экстракорпоральная мембранная оксигенация).
В настоящее время эти изменения осуществляют на отдельных этапах.
Что касается изменения температуры, то может быть предусмотрена возможность нагрева крови для переливания до комнатной температуры или нагрева крови с помощью устройства для нагревания крови перед ее введением пациенту. В других ситуациях кровь может быть охлаждена, например во время таких операций, как сердечно-легочное шунтирование, при котором температуру тела пациента поддерживают на низком уровне для замедления метаболизма. При экстракорпоральной мембранной оксигенации для поддержания температуры тела пациента на необходимом уровне кровь может быть охлаждена или нагрета.
Устройства для сердечно-легочного шунтирования и экстракорпоральной мембранной оксигенации имеют две стадии работы, а именно стадия переноса тепла, за которой следует стадия переноса массы. Стадия переноса тепла проходит в соответствии с обычной технологией применения трубчатого теплообменника (например, половолоконного) или пластинчатого теплообменника. Были также предложены альтернативы, согласно которым теплообмен и массообмен осуществляются одновременно посредством промежуточных проницаемых мембран для массообмена и непроницаемых мембран для теплообмена (см., например, патент США №3,834,544).
Газообмен может осуществляться через микропористые или газопроницаемые мембраны. Такой обмен необходим при переливания крови (а также при сердечно-легочном шунтировании и экстракорпоральной мембранной оксигенации) для того, чтобы кровь, переливаемая пациенту, по своим свойствам была ближе к артериальной крови (с высоким содержанием кислорода и низким содержанием углекислого газа), чем к венозной крови.
Ионный обмен и обмен растворенных частиц могут быть достигнуты с использованием подходящих микропористых мембран. В настоящее время такие мембраны используют в специальных массообменных устройствах для диализа почек. Кроме того, для приведения переливаемой крови в состояние, близкое к свежей крови, необходимо регулировать в переливаемой крови концентрации ионных и растворимых частиц. В частности, необходимо восстанавливать состояние, близкое к свежей крови, у переливаемой крови, хранящейся при обычных условиях.
В качестве дополнительной возможности при сердечно-легочном шунтировании и экстракорпоральной мембранной оксигенации также необходимо регулировать и корректировать концентрации ионных и растворимых частиц. Пациенты, проходящие сердечно-легочное шунтирование и экстракорпоральную мембранную оксигенацию, часто имеют характерные и сопутствующие проблемы со здоровьем, которые могут привести к накоплению в крови нежелательных частиц и/или дефициту необходимых частиц. Способность восстановить необходимый уровень концентрации этих частиц может способствовать выздоровлению пациента, а также снизить риски, касающиеся его здоровья и благополучия и вызванные вышеописанными проблемами со здоровьем.
В настоящее время теплоперенос, перенос газа и перенос растворимых частиц могут быть осуществлены исключительно в последовательном порядке или путем использования сложных многослойных обменных устройств (таких, как устройства, раскрытые в патенте США №3,834,544).
Существует потребность в средствах регулировки концентрации газообразных частиц в жидкости, такой как кровь, с одновременным контролем температуры этой жидкости и, при необходимости, регулировкой концентрации ионных и/или растворенных частиц в указанной жидкости.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте настоящего изобретения предложен способ использования массообменного устройства, содержащего:
первый канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатываемой жидкости, и
второй канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатывающего агента,
причем первый и второй каналы имеют расположенную между ними проницаемую мембрану для обеспечения возможности переноса выбранных частиц между первым и вторым каналами, а
указанный способ включает этапы, согласно которым по первому каналу пропускают обрабатываемую жидкость, а во второй канал вводят смесь из жидкости и газа с получением двухфазного обрабатывающего агента.
При использовании двухфазного обрабатывающего агента можно одновременно подавать газообразные частицы (например, кислород) в обрабатываемую жидкость и использовать высокую теплоемкость обрабатывающего агента в жидкой фазе для переноса значительного количества теплоты в обрабатываемую жидкость или из нее.
Еще одно преимущество использования двухфазного обрабатывающего агента заключается в том, что при использовании водной переносящей текучей среды микропористые мембраны могут быть использованы в устройствах для экстракорпоральной мембранной оксигенации. Микропористые мембраны не использовали в обычных устройствах для экстракорпоральной мембранной оксигенации с обменом крови и/или газа в связи с тем, что при эксплуатации таких мембран протеин закупоривает их поры. Из-за этого приходится использовать мембраны, имеющие максимальный полезный срок службы от 6 до 24 часов, а также менее эффективные мембраны, которые не имеют пор, полностью пронизывающих мембрану по всей ее толщине. Закупорка пор в микропористых мембранах может быть снижена или устранена с использованием экстрагента на водной основе. Следовательно, для экстракорпоральной мембранной оксигенации могут быть использованы более эффективные микропористые мембраны. Такие мембраны также позволяют корректировать аномальный состав плазмы крови. Для добавления в кровь недостающих в ней частиц и/или для удаления любых нежелательных частиц, присутствующих в крови, могут быть использованы подходящие обрабатывающие текучие среды.
Согласно настоящему изобретению во второй канал вводят и газ и жидкость, эв отличие от способов, согласно которым двухфазный обрабатывающий агент создают только путем выпаривания и/или конденсации в пределах второго канала. Благодаря тому, что во второй канал вводят и газ, и жидкость, результирующий двухфазный поток обеспечивает улучшенный перенос газа с обеспечением преимущества, заключающегося создании более простой и менее дорогостоящей конструкции. Кроме того, наличие обрабатывающего агента в газообразной фазе улучшает перенос массы к обрабатывающему агенту в жидкой фазе, с которым смешивается обрабатывающий агент в газообразной фазе, и обратно.
Настоящее изобретение также отличается от способов, согласно которым необходимый газовый компонент растворяют в обрабатывающей жидкости или связывают с частицами, взвешенными в указанной жидкости, а также от таких способов, как промывка (абсорбция) и выпаривание (десорбция), согласно которым основным назначением двухфазной смеси газов и/или жидкостей является содействие массовому обмену между двумя фазами.
Обрабатываемая жидкость может представляет собой кровь (например, цельную кровь или ее препараты, такие как препарат на основе эритроцитарной массы). В других примерах обрабатываемая жидкость может представлять собой жидкую микробную культуру, поскольку обычно необходимо осуществлять строгий контроль температуры и состава подобных культур.
С использованием настоящего изобретения можно осуществлять относительно простую одноэтапную обработку жидкости (например, крови), так что поток обрабатываемой жидкости может протекать по простому и короткому пути через массообменное устройство. Простой путь протекания потока позволяет избежать образования областей низкого расхода или застоя, а одноэтапная обработка снижает общее время нахождения жидкости в массообменном устройстве.
В тех областях, в которых используют цельную кровь, например в области сердечно-легочного шунтирования и экстракорпоральной мембранной оксигенации, благодаря малому времени нахождения обрабатываемой жидкости в массообменном устройстве кровь не успевает свернуться, что, соответственно, снижает риск образования сгустков крови. Кроме того, простой и короткий путь протекания потока снижает нагрузку на эритроциты и, соответственно, склонность к гемолизу (это также обеспечивает преимущество в случаях, в которых обрабатываемая жидкость представляет собой кровяной препарат). Подобные простые и короткие пути протекания потока также обеспечивают преимущество и при использовании других жидких смесей, например поддерживающих рост микробов сред, в которых снижается риск роста нежелательных микроорганизмов внутри массообменного устройства.
В некоторых случаях обрабатываемая жидкость и обрабатывающий агент в жидкой фазе имеют разные температуры в момент их попадания соответственно в первый и второй каналы. Таким образом, например, кровь перед ее подачей пациенту может быть нагрета до температуры тела. В других случаях для поддержания температуры обрабатываемой жидкости на необходимом уровне обрабатывающий агент в жидкой фазе может иметь такую же температуру, что и обрабатываемая жидкость. Также обрабатывающий агент в жидкой фазе может иметь температуру, которая меньше температуры тела пациента.
В некоторых случаях проницаемая мембрана может быть выполнена проницаемой для газа, но непроницаемой для жидкости. В других случаях проницаемая мембрана может быть выполнена микропористой, то есть она может позволять прохождение сквозь себя не только газов, но и жидкостей и растворенных частиц.
В некоторых случаях поток обрабатываемой жидкости и поток обрабатывающего агента являются противоточными по отношению друг к другу. Такая конструкция может улучшить перенос тепла и массы. Другие конструкции могут быть прямоточными поток или с поперечным потоком.
Обычно массообменное устройство ориентировано таким образом, что первый и второй каналы проходят в вертикальном направлении.
В некоторых примерах кровь может протекать по первому каналу вниз. Например, при переливании крови нисходящий поток облегчает доставку крови от обычной стойки для капельницы. Нисходящий поток также может быть необходим при сердечно-легочном шунтировании и экстракорпоральной мембранной оксигенации для гарантированного предотвращения перемещения пузырьков, которые могут иметься в крови, в направлении, противоположном потоку крови, что исключает риск выхода пузырьков из массообменного устройства вместе с кровью и их попадание в тело пациента. В других случаях может быть использован восходящий поток, подходящий для выпуска из массообменного устройства пузырьков, которые в дальнейшем удаляют посредством ловушки для пузырьков.
Проницаемая мембрана может быть выполнена, например, в виде плоского экрана. В других случаях второй канал может иметь трубчатую форму, при этом его стенки образованы проницаемой мембраной.
Обрабатывающий агент предпочтительно вводят в массообменное устройство через два впускных отверстия: впускное отверстие для впуска газа, предназначенное для обрабатывающего агента в газообразной фазе, и впускное отверстие для впуска жидкости, предназначенное для обрабатывающего агента в жидкой фазе. Каждое из двух впускных отверстий в отдельности сообщается посредством текучей среды со смесительной камерой, сообщающейся посредством текучей среды со вторым каналом. Обрабатывающие агенты в обеих фазах смешиваются в смесительной камере и проходят через второй канал массообменного устройства. Для обеспечения надлежащего смешивания впускное отверстие для впуска газа предпочтительно расположено перед впускным отверстием для впуска жидкости.
Обрабатывающий агент, после его прохождения через второй канал, предпочтительно вводят в разделительную камеру, размещенную за массообменным устройством. В разделительной камере обеспечивают разделение обеих фаз двухфазного обрабатывающего агента, например под действием силы тяжести. Разделительная камера может содержать два выпускных отверстия, каждое из которых предназначено для выпуска потока двухфазного обрабатывающего агента в соответствующей фазе.
В некоторых вариантах реализации жидкая фаза двухфазного обрабатывающего агента может быть восстановлена после прохождения через массообменное устройство, например посредством ионообменного материала, такого как ионообменный полимер. Эта процедура позволяет по меньшей мере частично обратить вспять изменения в составе обрабатывающего агента в жидкой фазе, возникшие при прохождении через массообменное устройство. Это позволяет повторно использовать обрабатывающий агент в жидкой фазе.
Жидкая фаза двухфазного обрабатывающего агента может быть восстановлена до разделения обеих фаз двухфазного обрабатывающего агента или после такого разделения. Эту процедуру предпочтительно выполняют после отделения жидкой фазы от газообразной фазы.
Во втором аспекте настоящего изобретения предложено массообменное устройство для использования в способе согласно первому аспекту настоящего изобретения, содержащее:
первый канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатываемой жидкости, и
второй канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатывающего агента,
причем первый и второй каналы имеют расположенную между ними проницаемую мембрану для обеспечения возможности переноса выбранных частиц между первым и вторым каналами, а
массообменное устройство дополнительно содержит подающий трубопровод для подачи газа и подающий трубопровод для подачи жидкости, сообщающиеся посредством текучей среды со вторым каналом, причем один из этих подающих трубопроводов или оба подающих трубопровода снабжены проницаемой стенкой, проходящей через их сечение и выполняющей функцию по оказанию содействия в равномерном распределении жидкости через указанное сечение подающего трубопровода.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения предложено массообменное устройство, имеющее область обмена, содержащую:
первый канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатываемой жидкости, и
второй канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатывающего агента,
причем первый и второй каналы имеют расположенную между ними проницаемую мембрану для обеспечения возможности переноса выбранных частиц между первым и вторым каналами,
причем перед областью обмена расположена смесительная камера, выполненная с возможностью приема потока текучей среды из впускного отверстия для впуска жидкости и впускного отверстия для впуска газа, и снабженная по меньшей мере одним отделением, ориентированным по направлению от смесительной камеры в область обмена.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения предложено массообменное устройство, содержащее:
первый канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатываемой жидкости, и
второй канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатывающего агента,
причем первый и второй каналы имеют расположенную между ними проницаемую мембрану для обеспечения возможности переноса выбранных частиц между первым и вторым каналами,
причем второй канал содержит по меньшей мере одно отделение, ориентированное в боковом направлении по отношению к проницаемой мембране вдоль направления потока текучей среды через указанный канал.
Фактически, настоящее изобретение позволяет одновременно и независимо управлять переносом тепла, газа и/или растворенных частиц. Таким образом, настоящее изобретение отличается от известных многофазных комбинированных операций тепломассопереноса, в которых фазовый переход характеризуется существенной теплотой, а процессы переноса (такие как выпаривание, конденсирование и перфузия) связаны между собой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже настоящее изобретение описано в качестве примера со ссылкой на нижеперечисленные чертежи.
На фиг. 1 схематически показан вид в разрезе первого массообменного устройства, используемого в способе согласно первому аспекту настоящего изобретения.
На фиг. 2 схематически показан вид в разрезе части второго массообменного устройства, используемого в способе согласно первому аспекту настоящего изобретения.
На фиг. 3 показан вид массообменного устройства по фиг. 2 в разрезе, выполненном по линии А-А.
На фиг. 4 схематически показан перспективный вид части третьего массообменного устройства, используемого в способе согласно первому аспекту настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Массообменное устройство 10, показанное на фиг. 1, содержит корпус 11 и трубки 12, расположенные внутри корпуса 11. Трубки 12 расположены на расстоянии друг от друга с выравниванием по отношению к друг другу и закреплены на месте полимерными блоками 13а, b, размещенными в корпусе 11 на верхних и нижних концах указанных трубок. Полимерные блоки имеют свободные поверхности 13а' и 13b', ориентированные под наклоном к трубкам 12.
Стенки трубок выполнены проницаемыми для газа и, при необходимости, для ионных частиц (например, стенки могут быть выполнены из проницаемых для газа, но непроницаемых для жидкости материалов, таких как полиметилпентен или полифениленоксид. Стенки также могут быть микропористыми и, следовательно, проницаемыми для малых молекул, в том числе газов, жидкостей, растворенных частиц и ионных частиц). Перед трубками 12 установлена смесительная камера 14, сообщающаяся с указанными трубками посредством текучей среды. Смесительная камера 14 расположена с возможностью приема потока газа из впускного отверстия 16 для впуска газа и потока жидкости из впускного отверстия 18 для впуска жидкости. Впускное отверстие 16 для впуска газа расположено перед впускным отверстием 18 для впуска жидкости (относительно направления потока газа и потока жидкости через трубки). За трубками 12 (относительно направления потока газа и потока жидкости через трубки) установлена разделительная камера 20, сообщающаяся с указанными трубками посредством текучей среды. Разделительная камера содержит выпускное отверстие 22 для выпуска газа и выпускное отверстие 24 для выпуска жидкости, которое расположено за выпускным отверстием для выпуска газа (относительно направления потока газа и потока жидкости через трубки).
Корпус 11 имеет впускное отверстие 26 для впуска крови и выпускное отверстие 28 для выпуска крови. Впускное и выпускное отверстия 26, 28 сообщаются посредством текучей среды с внутренним пространством 30 корпуса, ограниченным внутренними стенами корпуса 11, внешней поверхностью трубок 12 и свободными поверхностями полимерных блоков 13а, 13b. Свободные поверхности полимерных блоков 13а, b имеют ориентацию, помогающую обеспечивать возможность плавного прохождения крови через внутреннее пространство корпуса без внезапных изменений направления и помогающую предотвратить образование областей (например, рядом с основным потоком кровотока), в которых кровь могла бы рециркулировать и застаиваться на время, достаточное для свертывания крови.
При эксплуатации массообменное устройство 10 ориентировано таким образом, что трубки 12 проходят в вертикальном направлении. От впускного отверстия 26 до выпускного отверстия 28 через внутреннее пространство 30 корпуса 11 протекает кровь (цельная кровь или препарат крови). В то же время от смесительной камеры 14 до разделительной камеры 20 по трубкам 12 протекает двухфазная обрабатывающая текучая среда, имеющая жидкую и газообразную фазы. Прохождение частиц сквозь проницаемые стенки трубок 12 позволяет отрегулировать состав крови необходимым образом. Например, для насыщения крови кислородом и/или удаления из крови углекислого газа обрабатывающая текучая среда в газообразной фазе может преимущественно содержать кислород. Обрабатывающая текучая среда в газообразной фазе также может содержать углекислый газ с регулируемой концентрацией для предотвращения наличия в крови углекислого газа в слишком низкой концентрации и/или может содержать оксид азота в малой строго контролируемой концентрации для смягчения дефицита оксида азота в крови.
Кроме того, в случае, в котором стенки трубок содержат микропористые мембраны, концентрация некоторых ионных частиц (например, калия и/или железа) в обрабатывающей текучей среде в жидкой фазе может поддерживаться на низком уровне для уменьшения концентрации этих частиц в крови. Обрабатывающая текучая среда в жидкой фазе может также содержать компоненты, схожие с частицами, концентрацию которых необходимо уменьшить. Обрабатывающая текущая среда в жидкой фазе также может содержать частицы в некоторой концентрации, которые необходимо перенести в кровь.
Кроме того, температура жидкости может быть выбрана таким образом, чтобы облегчать перенос тепла в кровь или из нее, в результате чего температура крови может быть отрегулирована необходимым образом. Например, для обрабатывающей текучей среды в жидкой фазе может быть подобрана такая температура, чтобы приблизить температуру крови к температуре тела пациента.
Двухфазная обрабатывающая текучая среда в газообразной фазе поступает в смесительную камеру 14 через впускное отверстие 16 для впуска газа, а двухфазная обрабатывающая текучая среда в жидкой фазе поступает в смесительную камеру 14 через впускное отверстие 18 для впуска жидкости. Смесь из газа и жидкости протекает по трубкам 12 по направлению вниз под воздействием соответствующего нагнетающего давления. При недостатке жидкости в трубке сопротивление потоку газа становится меньше, в результате чего газ протекает в указанной трубке с большей скоростью. Этот быстрый поток затягивает в эту трубку жидкость из смесительной камеры 14 с обеспечением коррекции неравномерного распределения жидкости и газа. Это помогает обеспечить достаточно равномерное распределение газа и жидкости в каждой трубке 12.
В разделительной камере 20 газообразная и жидкая фазы двухфазной обрабатывающей текучей среды разделяются. Обрабатывающую текучую среду в жидкой фазе выпускают через выпускное отверстие 24, а обрабатывающую текущую среду в газообразной фазе выпускают через выпускное отверстие 22.
В варианте реализации, показанном на фиг. 1, обрабатывающая текучая среда протекает через массообменное устройство в вертикальном направлении вниз. В других вариантах реализации обрабатывающая текучая среда может протекать через массообменное устройство в вертикальном направлении вверх, при этом достаточно равномерное распределение газа и жидкости в каждой трубке достигается с помощью механизма, аналогичного варианту реализации, показанному на фиг. 1.
В варианте реализации, показанном на фиг. 1, кровь протекает через массообменное устройство в том же самом направлении, что и обрабатывающая текучая среда. Такая схема называется прямоточной. Однако можно использовать и противоточную схему, при которой кровь и обрабатывающая текучая среда протекают через массообменное устройство в противоположных направлениях.
В качестве альтернативы отдельным впускному отверстию для впуска газа и впускному отверстию для впуска жидкости, двухфазная обрабатывающая текучая среда может быть подана в массообменное устройство в виде предварительно приготовленной смеси из газов и/или жидкостей.
Согласно фиг. 2, вариант массообменного устройства, показанный на фиг. 1, содержит корпус 11, трубки 12, полимерный блок 13b и выпускное отверстие 28 для выпуска крови, которые соответствуют эквивалентным признакам, показанным на фиг. 1.
Вариант реализации, показанный фиг. 2, выполнен таким образом, что обрабатывающая текучая среда протекает через массообменное устройство по направлению вверх, то есть против потока крови. В альтернативных вариантах реализации массообменное устройство, показанное на фиг. 2, может быть перевернуто таким образом, чтобы обрабатывающая текучая среда протекаела через массообменное устройство по направлению вниз.
Камера 40 для подачи газа расположена перед трубками 12 и снабжена впускным отверстием 42 для впуска газа. Камера для подачи газа сообщается посредством текучей среды с трубками 12 через пористый блок 44 и камеру 46 для подачи жидкости, расположенную рядом с трубками 12. Камера 46 снабжена впускным отверстием 48 для впуска жидкости, сообщающимся посредством текучей среды с камерой для подачи жидкости через проницаемую стенку 49.
Согласно фиг. 3, камера 46 снабжена отделениями 50, выровненными с осью потока массообменного устройства.
При эксплуатации газ протекает в камеру 40 через впускное отверстие 42, а в дальнейшем протекает через пористый блок 44 в камеру 46. Пористый блок помогает обеспечить достаточно равномерное распределение газа по сечению массообменного устройства при попадании указанного газа в камеру 46.
Камера для подачи жидкости содержит жидкость, подаваемую из впускного отверстия 48 через проницаемую стенку 49. Проницаемая стенка помогает обеспечивать достаточно равномерное распределение жидкости, подаваемой в камеру 46, по ширине впускного отверстия 48.
Жидкость, попадающая в камеру 46, смешивается с газом с получением двухфазной обрабатывающей текучей среды, протекающей в трубки 12. Отделения 50 в камере для подачи жидкости помогают поддерживать равномерное распределение газа и жидкости в двухфазной обрабатывающей текучей среде путем ограничения степени, до которой газообразная фаза и жидкая фаза могут быть разделены в камере для подачи жидкости, например при наклоне массообменного устройства.
Согласно фиг. 4, массообменное устройство 70 содержит проницаемые экраны 72, расположенные на расстоянии друг от друга с выравниванием по отношению друг к другу. Между смежными парами проницаемых экранов образованы проточные каналы, в результате чего имеются каналы 74 для обрабатывающей текучей среды, чередующиеся с каналами 76 для крови.
Каждый из каналов 74 содержит отделения 78, проходящие через каждый соответствующий канал между соответствующими экранами этого канала. Таким образом, каждый канал для обрабатывающего агента содержит подканалы. Подканалы проходят вдоль продольной оси массообменного устройства.
Каналы для крови обычно проходят поперек массообменного устройства, причем каждый такой канал ограничен соответствующей парой экранов и парой формообразующих элементов 80а, b, ориентированных под наклоном к продольной оси массообменного устройства. Формообразующие элементы 80а, b помогают обеспечивать равномерный кровоток от впускного отверстия 82 для впуска крови до выпускного отверстия 84 для выпуска крови, причем указанные впускное и выпускное отверстия расположены на противоположных сторонах массообменного устройства.
Обрабатываемую жидкость вводят в каналы для обработки жидкости посредством одной или нескольких смесительных камер, подающих камер и/или впускных отверстий для впуска текучей среды, как описано применительно к фиг. 1 и 2. Отделения 78 в каналах для обрабатывающей текучей среды помогают ограничивать степень, до которой газообразная фаза и жидкая фаза могут быть разделены при наклоне массообменного устройства.
В одной из разновидностей варианта реализации, показанного на фиг. 4, каналы для крови и каналы для обрабатывающей текучей среды могут проходить вдоль продольной оси массообменного устройства. В этом случае впускное отверстие для впуска крови и выпускное отверстие для выпуска крови расположены соответственно на верхнем и нижнем концах массообменного устройства, при этом нет необходимости в дополнительных формообразующих элементах. Специалистам очевидно, что настоящее изобретение предусматривает и охватывает использование альтернативных средств для получения практически однородных смесей из газов и/или жидкостей во всех каналах.
1. Способ использования массообменного устройства, содержащего:
первый канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатываемой жидкости, и
второй канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатывающего агента,
причём первый и второй каналы имеют расположенную между ними проницаемую мембрану для обеспечения возможности переноса выбранных частиц между первым и вторым каналами,
а указанный способ включает этапы, согласно которым по первому каналу пропускают обрабатываемую жидкость, а во второй канал вводят смесь из жидкости и газа с получением двухфазного обрабатывающего агента.
2. Способ по п. 1, согласно которому обрабатываемая жидкость представляет собой кровь.
3. Способ по п. 1, согласно которому обрабатываемая жидкость представляет собой жидкую микробную культуру.
4. Способ по п. 1, согласно которому обрабатываемая жидкость представляет собой препарат на основе эритроцитарной массы.
5. Способ по любому из пп. 1-4, согласно которому обрабатываемая жидкость и обрабатывающий агент в жидкой фазе имеют разные температуры в момент их попадания соответственно в первый и второй каналы.
6. Способ по любому из пп. 1-5, согласно которому проницаемая мембрана выполнена проницаемой для газа, но непроницаемой для жидкости.
7. Способ по любому из пп. 1-6, согласно которому проницаемая мембрана выполнена микропористой.
8. Способ по п. 7, согласно которому обрабатывающий агент в жидкой фазе имеет такой состав, который обуславливает прохождение растворённых частиц сквозь проницаемую мембрану между обрабатываемой жидкостью и обрабатывающим агентом.
9. Способ по любому из пп. 1-8, согласно которому проницаемая мембрана выполнена в виде плоского экрана.
10. Способ по любому из пп. 1-9, согласно которому второй канал имеет трубчатую форму.
11. Способ по любому из пп. 1-10, согласно которому массообменное устройство ориентировано таким образом, что первый и второй каналы проходят в вертикальном направлении.
12. Способ по п. 11, согласно которому обрабатываемую жидкость пропускают по направлению вверх по первому каналу.
13. Способ по п. 11, согласно которому обрабатываемую жидкость пропускают по направлению вниз по первому каналу.
14. Способ по любому из пп. 1-13, согласно которому массообменное устройство содержит впускное отверстие для впуска газа и впускное отверстие для впуска жидкости, каждое из которых в отдельности сообщается посредством текучей среды со смесительной камерой, сообщающейся посредством текучей среды со вторым каналом, причём впускное отверстие для впуска газа расположено перед впускным отверстием для впуска жидкости, при этом обрабатывающий агент в газообразной фазе вводят во впускное отверстие для впуска газа, а обрабатывающий агент в жидкой фазе вводят во впускное отверстие для впуска жидкости.
15. Способ по любому из пп. 1-14, согласно которому после прохождения двухфазного обрабатывающего агента через массообменное устройство восстанавливают жидкую фазу двухфазного обрабатывающего агента чтобы по меньшей мере частично обратить вспять изменения в составе этого агента при прохождении через массообменное устройство.
16. Массообменное устройство для использования в способе по любому из пп. 1-15, содержащее:
первый канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатываемой жидкости, и
второй канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатывающего агента,
причём первый и второй каналы имеют расположенную между ними проницаемую мембрану для обеспечения возможности переноса выбранных частиц между первым и вторым каналами, а
массообменное устройство дополнительно содержит подающий трубопровод для подачи газа и подающий трубопровод для подачи жидкости, сообщающиеся посредством текучей среды со вторым каналом, причём один из этих подающих трубопроводов или оба подающих трубопровода снабжены проницаемой стенкой, проходящей через их сечение и выполняющей функцию по оказанию содействия в равномерном распределении жидкости через указанное сечение подающего трубопровода.
17. Массообменное устройство по п. 16, имеющее область обмена, содержащую:
первый канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатываемой жидкости, и
второй канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатывающего агента,
причём первый и второй каналы имеют расположенную между ними проницаемую мембрану для обеспечения возможности переноса выбранных частиц между первым и вторым каналами, а
перед областью обмена расположена смесительная камера, выполненная с возможностью приёма потока текучей среды из впускного отверстия для впуска жидкости и впускного отверстия для впуска газа и снабженная по меньшей мере одним отделением, ориентированным по направлению от смесительной камеры в область обмена.
18. Массообменное устройство по п. 16, содержащее:
первый канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатываемой жидкости, и
второй канал, выполненный с возможностью приема потока обрабатывающего агента,
причём первый и второй каналы имеют расположенную между ними проницаемую мембрану для обеспечения возможности переноса выбранных частиц между первым и вторым каналами, а
второй канал содержит по меньшей мере одно отделение, ориентированное в боковом направлении по отношению к проницаемой мембране вдоль направления потока текучей среды через указанный канал.
