BR0115183B1 - sistema de diÁlise de sangue, contendo cartucho de hemodiafiltraÇço. - Google Patents

Description

"SISTEMA DE DIÁLISE DE SANGUE, CONTENDO CARTUCHO DEHEMODIAFILTRAÇÃO".Campo da invenção

A presente invenção se relaciona com dispositivos defiltração e métodos e, mais particularmente, com umcartucho de filtração e seus usos como um hemodiafiltroem uma aplicação e um filtro de fluido que produz fluidoestéril em uma outra aplicação.

Antecedentes da invenção

0 tratamento o mais comum para Doença Renal de EstágioFinal (ESRD) consiste essencialmente de um processo dehemodiálise, onde o sangue a ser limpo flui em um lado deuma membrana semi-permeável e uma solução fisiológica, umdialisado, flui no outro lado da membrana, com o que astoxinas no sangue são transferidas de um lado para ooutro. A força primária de acionamento neste tratamento édifusão. Este processo é geralmente efetivo para removertoxinas de Peso Molecular (MW) pequeno tais como uréia ecreatinina. Entretanto, este processo é muito çienosefetivo para remover substâncias de MW na faixa média, p.e., substâncias tendo um peso molecular mais altdr quecerca de 1 kDa, por causa de um baixo coeficiente dedifusão de tais substâncias.

Em uma extensão muito menor hemodiafiltração é usada como uma modalidade de tratamento. Em hemodiafiltração,difusão é combinada com filtração para remover toxinasdo sangue. Fluido de substituição não pirogênicoestéril é adicionado ao sangue quer antes ou após eleentrar em um cartucho de hemodiafiltração. O fluido de substituição substitui água do plasma, a qual éfiltrada através da membrana semipermeável durante oprocesso de hemodiafiltração. A vantagem dehemodiafiltração em relação à hemodiálise é o uso defiltração em conjunção com difusão para remover toxinas.

Como resultado desta combinação,hemodiafiltração é mais eficiente em removermoléculas pequenas, p. e., creatinina e uréia, bem comoem remover quantidades muito maiores de substâncias de MWde faixa média, por filtração.

Duas necessidades primárias devem ser atendidas parahemodiafiltração ser efetiva. A primeira é de umdiafiltro de tratamento de paciente que permita altastaxas de filtração e como um resultado liberaçõesaumentadas de toxinas. A segunda é de um filtro ou sériede filtros esterilizadores que possam prover grandesvolumes de fluido de infusão estéril de uma maneiracontínua.

Observando a primeira necessidade, projetos do estado datécnica para hemodiafiltros são substancialmenteequivalentes àqueles de dialisadores de alto fluxo. Taisfiltros consistem de um feixe de fibras ocas em umalojamento cilíndrico. Durante operação do sistema dehemodiafiltração, fluido de substituição é injetado nosangue quer à montante (pré-diluição) ou à jusante (pós-diluição) do cartucho do filtro.

Dispositivos de diafiltração usando esquemas de pré-diluição ou de pós-diluição têm limitações de eficiênciainerentes. Esquemas de pré-diluição permitem filtraçãorelativamente ilimitada, entretanto, por causa do sangueser diluído antes de alcançar o filtro, a transferênciatotal de massa de solutos por difusão é diminuída. Emoutras palavras, a eficiência da remoção das toxinas émenor que a desejada. Esquemas de pós-diluição têm avantagem de manter as concentrações do sangue altas,resultando em difusão e convecção de solutos maiseficiente, entretanto, a concentração aumentada decélulas do sangue e a viscosidade resultante mais alta dosangue durante a filtração, possui um limite naquantidade de água que pode ser filtrada. Isto étipicamente limitado a aproximadamente 25% do fluxo de sangue.

Com relação à segunda necessidade, hemodiafiltraçãorequer grandes volumes de fluido de infusão estérilestarem disponíveis, portanto a metodologia padrão deinfusão IV (pendurar bolsas de salmoura de um litro) nãoé apropriada. Ao contrário, um método no qual fluidoestéril é produzido de uma maneira contínua é geralmenterequerido para satisfazer esta necessidade.

Existem métodos onde fluido de infusão não estéril parahemodiafiltração é filtrado através de um ou de uma sériede filtros para torna-lo estéril antes de infusão nacorrente sangüínea do paciente. O arranjo de filtraçãonestes processos deve remover endotoxinas, bactérias, eoutros compostos indutores de pirogenia. Se um filtrofalhar durante este processo, um paciente pode sofrer umareação séptica ou pirogênica devido a fluidoinadequadamente filtrado.

Várias técnicas e dispositivos de filtração existematualmente. Por exemplo a produção em linha de fluido desubstituição é descrita em D. Limido e outros, "Clinicaievaluation of AK-100 ULTRA for Predilution HF with On-Line Prepared Bicarbonate Substitution Fluid. Comparisionwith HD and Acetate Postdilution HF", InternationalJournal of Artificial Organs, Vol. 20, n° 3 (1997), págs.153-157. Um outro filtro de esterilidade é descrito napatente US n° 4,784,768 para Mathieu. A maioria dosesquemas da técnica anterior possuem desvantagens chaves,eles quer dependem de um único filtro para esterilizar ofluido ou eles usam dois filtros separados em sérieaumentando o custo e complexidade.

A necessidade existe de um filtro que proveja filtraçãoestéril redundante e produza fluido fisiológico adequadopara infusão em paciente.

Sumário da invenção

Ao tentar atender a primeira necessidade de prover umdiafiltro que acomode altas taxas de filtração, umaconfiguração do diafiltro reduz e/ou elimina asdesvantagens de dispositivos de hemodiafiltração datécnica anterior provendo um esquema no qual sangue édiluído após ele ser parcialmente, mas não totalmente,diafiltrado. 0 esquema de diafiltração da presenteinvenção combina os benefícios de esquemas de pré-diluição, p. e., altas taxas de filtração, com osbenefícios de esquemas de pós-diluição, p. e., altaseficiências difusivas e convectivas. 0 presente diafiltropode ser adaptado para operar em conjunção com máquinasde diafiltração convencionais, incluindo mas nãolimitadas a Fresenius 4008 On-Line Plus, Gambro AK 200Ultra. Alternativamente, o diafiltro pode ser usado commáquinas de hemodiálise convencionais, incluindo mas não limitadas a, Fresenius 2008H, Baxter SPS 1550, CobeCentry System 3, etc., que foram modificadas para proveruma fonte de fluido de substituição. Por exemplo, umabomba ou válvula mede dialisado a partir de um tê nacorrente principal de dialisado e passa-o por filtros esterilizadores.

Quando servindo como um cartucho de diafiltração, apresente invenção tem orifícios de entrada e saída desangue e de dialisado. 0 cartucho inclui um alojamentoúnico, por exemplo, um alojamento cilíndrico, o qual aloja dois estágios de hemodiafiltração, onde o primeiroestágio tem uma entrada de sangue e o segundo estágio temuma saída de sangue. Conseqüentemente, a presenteinvenção realiza diafiltração de estágio duplo dentro deum único alojamento cilíndrico tendo um feixe de fibrasocas cilíndricas disposto nele. 0 diafiltro portanto tema aparência de um dialisador tradicional com a exceçãoque a construção de suas duas extremidades ou tampas decoletor difere daquela de um projeto de dialisadortradicional. A primeira tampa de extremidade inclui ambos os orifícios de entrada de sangue e de saída de sangueseparados por uma parede e selo internos, a qual éprojetada para segregar o filtro em primeiro e segundoestágios de diafiltração. A segunda tampa de extremidadeserve como uma câmara de mistura de sangue/f luido desubstituição e tem um orifício de entrada para receberfluido de substituição.

Na configuração do diafiltro da presente invenção, osorifícios de entrada e saída de sangue estão localizadosem uma primeira extremidade do cartucho. A saída dedialisado está preferivelmente também localizada em oupróxima à primeira extremidade do cartucho. Por exemplo,em uma configuração exemplar, os orifícios de entrada ede saída de sangue e saída de dialisado estão localizadosno topo (primeira extremidade) do cartucho. 0 alojamentocilíndrico principal contém um feixe longitudinal defibras ocas semi-permeáveis de alto fluxo seladas forados compartimentos do dialisado em cada extremidade porum composto de enchimento, tal como poliuretano. Aentrada de fluido de substituição e a entrada dedialisado estão localizadas em ou próximas de uma segundaextremidade oposta, p. e., o fundo do cartucho. Noorifício de entrada de fluido de substituição um fluidode substituição estéril é misturado com o sangueparcialmente diafiltrado. Isto ocorre em uma região decoletor comum onde o sangue sai das fibras ocas doprimeiro estágio e entra nas fibras ocas do segundoestágio. 0 fluxo de dialisado é comum aos dois estágiosde filtro e corre contra-corrente ao fluxo de sangue noprimeiro estágio e a favor da corrente do fluxo de sangueno segundo estágio.

0 fluxo contra-corrente no primeiro estágio mantém umgradiente de concentração máxima de toxinas urêmicaspermitindo alta liberação difusiva de solutos de pesomolecular baixo (MW). 0 fluxo de dialisado a favor dacorrente no segundo estágio necessitado pelo projeto dopresente cartucho, é aceitável porque as liberaçõesconvectivas dominam as liberações difusivas nesteestágio. As taxas de filtração relativas do primeiro esegundo estágios são controladas passivamente pelo efeitoque hemodiluição e hemoconcentração têm na resistência defluxo através da membrana nestes estágios.

Depois do sangue escoar através das fibras ocas dosegundo estágio, o sangue sai do diafiltro através doorifício de saída de sangue localizado na mesmaextremidade que o orifício de entrada de sangue.Uma outra configuração da presente invenção procuraatender a segunda necessidade de prover grandes volumesde fluido de infusão estéril. Ela encaminha asdesvantagens da técnica anterior provendo filtraçãoserial (redundante) dentro de um único cartucho e feixede fibras único. Como um resultado da redundância éadicionada garantia de esterilidade e a remoção deendotoxina. Devido ao projeto de feixe único há maiorsimplicidade e conveniência comparado com o estado atualda técnica.

A configuração de filtro de esterilidade do cartucho ésimilar em aparência e função à configuração dediafiltração com umas poucas exceções. O filtro deesterilidade tem um alojamento cilíndrico único com umfeixe de fibras ocas cilíndrico disposto nele.Entretanto, somente uma tampa de extremidade é necessáriapara o filtro de esterilidade. A tampa é uma tampa dedois orifícios com um orifício de entrada de fluido nãoestéril e orifício de saída de fluido estéril separadospor uma parede e selo interno que também segrega o filtroem estágios de filtração primário e redundante. Na outraextremidade do dispositivo a fibra permanece encerradacom as extremidades seladas no composto de enchimento.

Como um resultado desta configuração de filtração deextremidade morta não há necessidade de uma segunda tampade extremidade.

Na configuração de filtro de esterilidade do cartucho osorifícios de entrada e de saída de fluido estãolocalizados em uma extremidade do dispositivo, porexemplo o topo. O fluido pode ser dialisado, o qual éextraído fora como uma porção do fluxo de dialisado damáquina com a intenção de ser usado como fluido desubstituição em terapia de diafiltração. Os orifícios queservem como orifícios de dialisado na configuração dediafiltro do cartucho são normalmente isolados naconfiguração de filtro de esterilidade. Nestaconfiguração eles podem ser usados para preparação,teste, ou desinfecção do filtro.

Durante operação fluido não estéril entra no orifício deentrada e nas fibras do primeiro estágio (filtraçãoprimária). Devido aos lumens das fibras estarem fechadosna outra extremidade, todo o fluido é forçadamentefiltrado através da membrana e para dentro do espaço dacarcaça (filtração). A membrana nesta configuração é talque durante filtração ela remove entoxina e todas bactérias do fluido transformando-o como fluido dequalidade de infusão estéril. 0 espaço de carcaça comumentre os dois estágios de filtração é análogo aocompartimento de dialisado na configuração de diafiltro.0 fluido estéril no espaço comum é então filtrado de volta para dentro dos lumens das fibras do segundoestágio (filtração redundante). 0 fluido estéril entãosai do cartucho no orifício de saída do coletor. Esteprojeto vantajosamente provê a segurança de filtraçãoredundante, garantindo esterilidade, na conveniência de um cartucho de feixe único convencional.

Outros aspectos e vantagens da presente invenção estarãoaparentes a partir das descrição detalhada seguintequando lida em conjunção com os desenhos anexos.

Descrição resumida dos desenhos

A fig. 1 é uma vista de corte transversal, esquemática,do cartucho de filtração de feixe único para uso como umdiafiltro de acordo com uma configuração;

A fig. 2 é uma vista de corte transversal de uma tampa deextremidade de acordo com uma configuração para uso com o diafiltro da fig. 1;

A fig. 3 é uma vista de corte transversal de uma tampaalternativa de extremidade para uso com o diafiltro dafig. 1;

A fig. 4 é uma vista de corte transversal, esquemática, de um cartucho de filtração de feixe único para produzirfluido de infusão estéril de acordo com uma configuração;A fig. 5 é uma vista de corte transversal de uma tampa deextremidade de acordo com uma configuração para uso com ocartucho de filtração da fig. 4; e

A fig. 6 é uma vista de corte transversal de uma tampa deextremidade de acordo com uma outra configuração e parauso com o cartucho de filtração da fig. 4.

Descrição detalhada de configurações preferidasReferência é feita â fig. 1, a qual ilustraesquematicamente uma vista de corte transversal de umcartucho de hemodiafiltração de diluição intermediária 10de acordo com uma configuração. O cartucho 10 inclui umalojamento 12, o qual define um primeiro estágio 14 e umsegundo estágio 16, como será descrito em maioresdetalhes daqui por diante. O alojamento 12 épreferivelmente cilíndrico na forma e é formado de ummaterial plástico rígido. O alojamento 12 contém um feixelongitudinal de fibras ocas semi-permeáveis 18, como sãoconhecidas na técnica. As fibras ocas semi-permeáveis 18servem como um meio para transferir as toxinas, as quaisestão sendo removidas do sangue fluindo através dasporções de lúmen externo das fibras 18. Qualquer númerode fibras ocas semi-permeáveis 18 que estejacomercialmente disponível para este propósito pretendidopode ser usado. Por exemplo, as fibras ocas semi-permeáveis 18 vêm em uma variedade de dimensões e podemser formadas de polímeros, tais como polisulfona, oupodem ser baseadas em celulose.

Em uma configuração da presente invenção, o cartucho 10 éadaptado para operar em conjunção com uma máquina dehemodiafiltração, tal como a Fresenius 4008 On-Line Plusou Gambro AK 200 Ultra ou uma máquina de hemodiálisemodificada, tal com ao Fresenius 2008H, Cobe CentrySystem 3, ou Baxter SPS 1550.

Durante a operação, sangue transferido do paciente, viauma bomba de sangue e linhas de sangue, entra no primeiroestágio 14 do cartucho 10 através de um orifício deentrada 20 o qual é preferivelmente formado integralmenteem uma tampa de coletor 22 montada em uma primeiraextremidade do alojamento 12. A tampa de coletor 22define um espaço interno de coletor 24, o qual érealmente dividido em um primeiro espaço interno decoletor 26 e um segundo espaço interno de coletor 25.

Devido à tampa de coletor 22 ser preferivelmente circularna forma, o primeiro e segundo espaços internos decoletor 26, 2 8 são cada um do mesmo modo de formatocircular. Nesta configuração, o primeiro espaço internode coletor 26 é na forma de um anel envolvendo o segundoespaço interno de coletor 28. O primeiro espaço internode coletor 26 pode ser referido como um espaço de sanguearterial e o segundo espaço interno de coletor 2 8 podeser referido como um espaço de sangue venoso. Como seráexplicado em maiores detalhes daqui por diante, oprimeiro e segundo espaços internos de coletor 26, 28 sãoassociados com o primeiro e segundo estágios 14, 16,respectivamente.

Ambos primeiro e segundo espaços internos de coletor 26,28 são separados do resto do cartucho 10 por um primeirocomposto de enchimento 30, o qual forma um selo ao redordas superfícies externas das fibras ocas 18 na primeiraextremidade do alojamento 12. Como mostrada a tampa decoletor 22 pode ser de um tipo removível que pode serrosqueada na carcaça 12. 0 espaço interno de coletor 24 éselado do ambiente externo por um 0'ring 32, o qual sesela contra o composto de enchimento 30. Pode serapreciado por alguém experiente na técnica, que a tampade coletor 22 também poderia ser ligada permanentementenesta configuração bem como por vários outros métodos,tal como construção tipo encaixe sob pressão.

O sangue entra no primeiro espaço interno de coletor 26através do orifício de entrada 20, preferivelmente em umadireção de fluxo tangencial de modo fazer passar líquidomais igualmente no primeiro espaço interno de coletor 2 6antes que o sangue entre nas fibras ocas 18 em um espaçode interface 34. A interface 34, nesta configuração, éuma superfície superior do composto de enchimento 30. Ainterface 34 preferivelmente inclui uma estrutura deinterface de poliuretano. O primeiro espaço interno decoletor 2 6 pode ser separado do segundo espaço interno decoletor 28 por várias técnicas. Por exemplo, como ilustrado na fig. 1, o primeiro espaço interno de coletor2 6 pode ser separado do segundo espaço interno de coletor2 8 por uma parede anular 3 6 a qual divide o espaçointerno de coletor 24 no primeiro e segundo espaços 26,28, respectivamente. Preferivelmente, a parede interna 3 6é formada como uma parte integral da tampa de coletor 22.A parede interna 3 6 se estende para dentro no sentido dasfibras 18 a partir de uma superfície interna de umaporção superior da tampa de coletor 22. Para prover umselo entre o primeiro e segundo espaços internos decoletor um 0'ring interno 38 é preferivelmente incluído.Na configuração ilustrada, o 0'ring interno 38 é dispostona extremidade da parede interna 3 6 oposta a onde ela seliga à tampa de coletor 22. O 0'ring interno 38 provê umaação de selagem quando a tampa de coletor 22 interfaceia com a interface 34.

De acordo com a presente invenção, porções das fibrasocas 18 são separadas em primeira e segunda seções,geralmente indicadas em 40, 42, respectivamente. Pode serapreciado que a primeira seção de fibras 40 é definidapor uma pluralidade de fibras ocas individuais 18 esimilarmente, a segunda seção de fibras 42 é definida poruma pluralidade de fibras ocas individuais 18. A primeiraseção de fibras 40 comunica-se fluidamente com o primeiroespaço interno de coletor 26 e a segunda seção de fibras 42 comunica-se fluidamente com o segundo espaço internode coletor 28. A separação das fibras ocas 18 pode serrealizada usando um número de diferentes técnicas,incluindo mas não limitadas a inserir um separador 44 nofeixe de fibras ocas 18 na primeira extremidade doalojamento 12 antes do processo de enchimento.

Em uma configuração exemplar, o separador 44 é na formade um anel anular feito de um material adequado, tal comoum material plástico. 0 separador 44 divide o feixecilíndrico único de fibras ocas 18 na primeira seção defibras 40 (referida aqui como um anel externo de feixe defibras) e na segunda seção de fibras 42 (referida aquicomo um feixe cilíndrico interno de fibras) nas primeirasextremidades das fibras 18. Em outras palavras, o anelexterno de feixe de fibras 40 envolve o feixe cilíndricointerno 42 . O separador 44 também pode servir a umpropósito duplo como um assento de 0'ring para o 0'ring interno 38. O anel externo de feixe de fibras 40constitui um feixe de fibras arterial e o feixecilíndrico interno de fibras 42 é referido aqui como umfeixe de fibras venoso. O feixe de fibras arterial 40comunica-se fluidamente com o primeiro espaço interno de coletor (arterial) 26 e o feixe de fibras venoso 42comunica-se fluidamente com o segundo espaço interno decoletor (venoso) 26.

Durante o processo de enchimento, o separador 44 pode serencerrado no primeiro composto de enchimento 30. Oseparador 44 é preferivelmente feito de um plásticorelativamente não rígido, tal como polietileno, que podeser aparado embutido com o primeiro composto deenchimento 30.

À medida que sangue entra no primeiro espaço interno de coletor 26 pelo orifício de entrada 20, o sangue cruzapara baixo do interior das fibras arteriais 40 que estãodispostas dentro de um espaço de filtração (compartimentode dialisado) 46 do diafiltro onde diafiltração ocorre.Os lados externos das fibras arteriais 40 estão imersos em dialisado. Isto resulta no primeiro estágio dehemodiafiltração de toxinas, isto é, tanto filtraçãoquanto difusão, a qual ocorre ao longo de todo a extensãodas fibras arteriais 40 dentro do espaço de filtração 46.Isto resulta no sangue ser parcialmente hemodiafiltrado, em outras palavras, a remoção de parte das toxinaspresentes no sangue é conseguida neste primeiro estágio.Em uma configuração da presente invenção, uma porçãosignificativa, ρ. e., aproximadamente 20%-60%, da água doplasma é filtrada à medida que o sangue flui através doprimeiro estágio 14. O sangue parcialmentehemodiafiltrado saindo das fibras arteriais 40 entra emum espaço inter-estágios de coletor 48 associado com umaoutra extremidade do alojamento 12. O sangue entrando noespaço inter-estágios de coletor 48 está em um estadohemoconcentrado, isto é, o nível de hematócritos nosangue está aumentado. De acordo com uma configuração dainvenção, o espaço de filtração 46, comum tanto aoprimeiro estágio 14 quanto ao segundo estágio 16 éseparado do espaço inter-estágios de coletor 48, porexemplo, por um segundo composto de enchimento 50, emanalogia com a separação descrita acima com referência aoespaço interno de coletor 24 e o primeiro composto deenchimento 30.

O espaço inter-estágios de coletor 48, o qual atua comoum estágio de transição para sangue saindo do primeiroestágio 14 e entrando no segundo estágio 16, é definidopor uma segunda tampa de coletor 54 que é preferivelmentefeita de material plástico rígido e é ligada â segundaextremidade do alojamento 12. Nesta ilustração, a segundatampa de coletor 54 é de um tipo removível e ligada àcarcaça 12 por roscas de parafuso. Será apreciado poralguém experiente na técnica que a tampa de coletor 54pode ser ligada de vários modos, incluindo uma técnica deencaixe sob pressão. O espaço inter-estágios de coletor48 pode ser selado do ambiente externo com um segundo0'ring 56. Como mostrado na fig. 1, o segundo 0'ring 56 édisposto entre a interface de poliuretano 52 e a segundatampa de coletor 54.

Em operação, o sangue é bombeado através do orifício deentrada 20 pelo primeiro espaço interno de coletor 26 epara dentro das fibras arteriais 40. A pressão noorifício de entrada 20 é portanto mais alta que em outroslocais do diafiltro. O sangue irá fluir naturalmente nosentido de uma área de pressão menor e portanto, o sangueflui no sentido do espaço inter-estágios de coletor 48.o sangue residindo no espaço inter-estágios de coletor 48antes de entrar no segundo estágio 16, é diluído com umasolução estéril fisiológica que entra no cartucho 10 viao orifício de entrada de coletor 58. O sangue no espaçointer-estágios de coletor 48 está hemodiluído, isto é, onível de hematócritos no sangue está diminuído.Devido ao segundo espaço interno de coletor 2 8 estar emuma pressão mais baixa comparado com o primeiro estágio eo espaço inter-estágios de coletor 48, o sanguehemodiluído entra nas fibras venosas 42, dispostas nosegundo estágio 16, e é então carregado pelas fibrasvenosas 42, de uma maneira similar àquela descrita acimacom referência ao primeiro estágio 14, para o segundoespaço interno de coletor 28. Hemodiafiltração adicionalocorre ao longo da extensão destas fibras venosas 42 atéque o sangue saia para dentro do segundo espaço internode coletor 28 (espaço venoso) da primeira tampa decoletor 22 e para fora de um orifício de saída 60 formadona primeira tampa de coletor 22. 0 orifício de saída 60representa um local de baixa pressão comparado com outroslocais do diafiltro, incluindo o orifício de entrada 20que representa um local da mais alta pressão, e portanto,o sangue hemodiluído flui do espaço inter-estágios decoletor 48 para o orifício de saída 60. 0 orifício desaída 60 é referido como um orifício venoso. 0 orifíciovenoso 60 pode ser do mesmo tipo que o orifício deentrada 20, p. e., um conector de trava de torcer padrão.

À medida que sangue hemodiluído e parcialmentehemodiafiltrado flui através das fibras venosas 42,toxinas adicionais são removidas do sangue por difusão efiltração e portanto, à medida que o sangue édescarregado para dentro do segundo espaço interno decoletor 28, o sangue está em um estado hemodiafiltrado.Em uma configuração da presente invenção, o sangue édiafiltrado pelo cartucho 10 em tal taxa de modo quemediante a saída do segundo estágio 16, via o orifíciovenoso 60, o nivel de hematócritos do sangue sejasubstancialmente o mesmo que aquele do sangue entrando noprimeiro estágio 14 pelo orifício de entrada 20. Como emprocessos de hemodiálise padrões, pequenas mudanças nonível de hematócritos do sangue podem ser requeridas paracontrolar a ultra-filtração líquida, e manter equilíbriode fluido do paciente.

0 fluxo de dialisado e conexões são preferivelmente osmesmos que em processos de diálise padrões. Dialisado entra no cartucho 10 através de um orifício de entrada dedialisado 62, p. e. um conector Hansen padrão como éconhecido na técnica. 0 dialisado na presente invenção seespalha e flui através do espaço de filtração 46 ao redordo lado de fora das fibras ocas 18. 0 dialisado sai do cartucho 10 através de um orifício de saída de dialisado64. Preferivelmente, o orifício de entrada de dialisado62 e o orifício de saída de dialisado 64 são do mesmotipo de orifício, p. e., conector Hansen. Dialisado ébombeado para dentro do orifício de entrada 62 o qual representa um local de alta pressão, enquanto o orifíciode saída 64 representa um local de baixa pressão eportanto o dialisado flui em uma direção a partir doorifício de entrada 62 para o orifício de saída 64.Em uma configuração da presente invenção, o dialisadoflui em uma direção a partir da entrada 62 para a saída64. Uma vez que o espaço de filtração (compartimento dedialisado) 46 é comum a ambos estágios, dialisado correcontra-corrente ao sangue no primeiro estágio 14 e afavor da corrente do sangue no segundo estágio 16. No primeiro estágio 14, o sangue flui do espaço interno decoletor 2 6 no sentido do segundo composto de enchimento50 fluindo através do espaço inter-estágios de coletor 48antes de entrar no segundo estágio 16 na interface deenchimento 52 e então fluindo no sentido do orifício desaída venoso 60 devido ao diferencial de pressão dosistema. A filtração ocorre do sangue para o dialisadoatravés da parede semi-permeável das fibras ocas 18(ambas as fibras arteriais e venosas 40, 42) . A taxa defiltração total é uma função do fluxo de saída dedialisado e fluxo de entrada de fluido de substituição evantajosamente é significativamente maior do que éconseguível em hemodiafiltração pós-diluiçãoconvencional. De acordo com uma configuração da presenteinvenção, a taxa de filtração total é de cerca de 25% acerca de 85%, preferivelmente de cerca de 40% a cerca de60% da taxa de fluxo do sangue. Estes fluxos podem sercontrolados por bombas dentro de uma máquina dehemodiafiltração convencional.

As taxas de filtração relativa do primeiro e segundoestágios 14, 16 podem ser controladas passivamente pelarelação de pressão transmembrana (TMP) entre oscompartimentos de sangue 40, 42 e o espaço de filtração(compartimento de dialisado) 46 a qual é dependente defatores tais como hemoconcentração, viscosidade dosangue, dentro de cada compartimento de sangue. Porexemplo, o sangue no primeiro estágio 14 éhemoconcentrado e mais viscoso, mas em alta pressão,enquanto o sangue no segundo estágio 16, está hemodiluídoe menos viscoso e em baixa pressão. A medida que apressão se torna estabilizada, uma taxa de filtraçãorelativa mais alta pode ser realizada no segundo estágio 16.

A fabricação do cartucho 10 nesta ilustração pode sersimilar à fabricação de um hemodialisador (não mostrado).O feixe de fibras ocas 18 é disposto dentro do alojamento12. o separador 44 é inserido na primeira extremidade dasfibras ocas 18. Subseqüentemente, técnicas de enchimentopadrões podem ser seguidas resultando no composto deenchimento ser injetado através da entrada de dialisado eorifícios de saída 62, 64 enquanto o cartucho 10 é giradoem uma centrífuga para formar o primeiro e segundocompostos de enchimento 30, 50. As tampas de coletor 22,54 são ligadas ao alojamento 12 usando qualquer número detécnicas adequadas, incluindo mas não limitadas a roscasde parafuso. Um projeto de coletor removível tem umavantagem em re-uso do diafiltro; permitindo remoção maisfácil de material coagulado ou detrito formado emqualquer ou ambas as interfaces de enchimento 34, 52. Ore-processamento do diafiltro é similar a dialisadorespadrões em que o orifício de entrada 20 e o orifício desaída 60 e orifícios de entrada e saída de dialisado 62,64 são conectados a uma máquina de re-uso de dialisador.A única restrição é que o orifício de entrada desubstituição 58 seja tampado.

Para propósito de ilustração, o fluxo de sangue dentro docartucho 10 de acordo com uma configuração está indicadopor setas 66.

Referência é agora feita às figs. 2 e 3, as quaisilustram métodos alternativos para separar as fibras 18 eligar a tampa de coletor de dois orifícios para formar osdois estágios. A operação do diafiltro é a mesma uma vezque somente os métodos de fabricação diferem.Na fig. 2, o anel de separação 82 é projetado com umnúcleo oco. Quando o anel 82 e o poliuretano 30 sãocortados fora depois do processo de enchimento serexecutado, o núcleo é aberto tal que um canal no anel 82esteja disponível. Uma parede interna 84 é provida e seestende para dentro a partir da tampa de coletor 86.

Nesta configuração, a parede interna 84 tem uma formaanular; entretanto, outras formas são possíveis. A paredeinterna 84 tem uma ponta estendida que se insere dentro epode ser soldada ou ligada às superfícies internas doanel de separação 82. Em outras palavras, a pontaestendida é recebida no canal do anel 82 e atua paraprender e localizar a ponta estendida. Nesta ilustração atampa de coletor 86 também está fixamente ligada a umacarcaça (alojamento) 88. A tampa de coletor 86 é ligadaou soldada a um anel circunferencial 90 na carcaça 88 talque ela sele o espaço interno de coletor do ambienteexterno. Preferivelmente as ligações interna e externaocorrem simultaneamente para facilidade de fabricação.Na fig. 3, a conexão da tampa de coletor 86 à carcaça 88é a mesma que na fig. 2. A diferença está no selo daparede interna 84. Nesta ilustração a ponta da paredeinterna 84 se sela diretamente no composto de enchimento 30. Alguém experiente na técnica pode apreciar que váriosmétodos podem ser usados para isto. Alguns exemplos são:aquecer o poliuretano enquanto macio e pressionar a pontadentro da interface 34, então permitir o poliuretanoresfriar e selar ao redor da parede 84; e alternativamente, cortar um fino anel anular no compostode enchimento 3 0 então selar a ponta de parede no aneltubular com quer um agente de ligação ou por encaixe sobpressão.

0 método de ligação de coletor ilustrado na fig. 3 não requer um separador ser inserido no feixe de fibras antesdo enchimento, como tal o processo de enchimento évantajosamente equivalente àquele de um dialisador padrãopara esta técnica. A desvantagem deste projeto é que umpequeno anel tubular de fibra que de outro modo poderia ter sido usado para filtrar o sangue é isolado pelaparede interna 84. Estas fibras são essencialmente fibrassem uso.

Referência é feita à fig. 4, a qual ilustraesquematicamente uma vista de seção transversal de umcartucho 110 usado como um filtro de esterilização deacordo com uma configuração. O projeto do cartucho ésimilar à configuração do diafiltro com a exceção que asextremidades são configuradas diferentemente.O cartucho 110 inclui um alojamento 112, o qual define um estágio de filtração primário 114 e um estágio defiltração redundante 116. Como na configuração dodiafiltro, o alojamento 112 é preferivelmente cilíndricoe contém um feixe longitudinal de fibras ocas serai-permeáveis 118. Como mencionado anteriormente, as fibras118 vêm em uma variedade de dimensões e podem serformadas de vários materiais diferentes. As fibras 118servem como um meio para filtrar fora bactéria eendotoxina do fluindo entrando resultando em fluido dequalidade de infusão estéril. 0 cartucho 110 pode serusado em qualquer aplicação onde fluido estéril sejarequerido, incluindo hemodiafiltração em linha somentepara nomear uma aplicação exemplar.

Em operação um fluido fisiológico, tal como dialisado,entra no estágio de filtração primário 114 através de umorifício de entrada 12 0, o qual é preferivelmente formadointegralmente na tampa de coletor 122 montada na primeiraextremidade do alojamento 112. 0 orifício de inserto 120pode ser qualquer tipo de orifício de conexão de fluidoadequado. Uma vez montada a tampa de coletor 122 definedois espaços internos de coletor, um espaço interno decoletor 126 e um espaço interno secundário de coletor128. Os espaços primário e secundário de coletor 126, 128assumem uma forma semi-circular nesta configuração eestão associados com os estágios de filtração primário114 e redundante 116 respectivamente. Os espaços primárioe secundário de coletor 126, 128 não estão limitados ater uma forma semi-circular mas ao invés estes espaços12 6, 12 8 podem assumir qualquer número de formasdiferentes. Por exemplo, será apreciado por alguémexperiente na técnica que o feixe de fibras naconfiguração de filtro de esterilização poderia serseparado em estágios anulares ao invés de semi-circulares. Isto resultaria na formação de estágiosconcêntricos. A forma dos estágios não é crítica para odesempenho do filtro de esterilização; portanto umavariedade de formas podem ser usadas.

Os espaços internos de coletor 126, 128 são segregados deum espaço de filtração 124 do cartucho 110 por umprimeiro composto de enchimento 13 0 que sela ao redor dasfibras 118 e a extremidade interna do alojamento 112.Como mostrada, a tampa de coletor 122 é fixamente ligadaao alojamento 112 por uma solda ou ligação a um anelcircunf erencial 132 no lado de fora da carcaça. Estaligação prove um dos selos do ambiente externo para osespaços internos de coletor 126, 128. Pode ser apreciadopor alguém experiente na técnica que a ligação permanentedo coletor 122 à carcaça 112 pode ser realizada de váriosmodos. Também pode ser apreciado que o coletor poderia ser ligado de um modo removível com selos 0'ringsimilares a uma ilustração da configuração de diafiltroda fig. 1. Entretanto, também pode ser apreciado poralguém experiente na técnica que o filtro deesterilização não sendo usado com sangue evita a necessidade de um coletor removível.

Na configuração ilustrada, os selos separando os espaçosinternos de coletor um do outro também servem como osegundo selo do ambiente externo. Como ilustrado, a tampade coletor 122 tem duas paredes internas formadas integralmente 136 que se estendem por uma seçãotransversal interna da tampa de coletor 122. Entre asduas paredes 136 está uma fenda aberta 134, a qual tambémse estende através de uma seção transversal da tampa decoletor 122 e é aberta para o ambiente. Cada espaçointerno de coletor 126, 128 é selado de tanto do ambientequanto de cada outro quando as pontas distais das paredesinternas 13 6 são ligadas ou soldadas ou de outro modoligadas a uma nervura de separação de fibra de duascavidades 138. A nervura de separação 138 se estendeatravés de uma seção transversal do alojamento 112. Comocom o anel de separação 44 para o diafiltro da fig. 1, anervura de separação 13 8 serve a um propósito duplo.Antes do enchimento a nervura 138 separa as fibras ocas118 em uma primeira seção de fibras 14 0 e uma segunda seção de fibras 142. Após o enchimento a nervura 138 éaparada com o poliuretano abrindo assim dois canais, osquais servem como os locais de selagem para as paredes136 dos espaços internos de coletor 126, 128.Fluido fisiológico não estéril é bombeado através da entrada 120 e entra no primeiro espaço de coletor 126onde ele então entra nas fibras 118 da primeira seção 140através da interface de enchimento 144. A entrada 12 0 éum local de alta pressão devido ao fluido ser bombeadopara dentro da entrada 12 0 sob pressão. Esta primeiraseção de fibras 140 constitui o estágio primário defiltração 114. 0 fluido escoa para dentro das fibras 118e através da membrana da fibra de cada fibra 118, o queremove efetivamente a bactéria e endotoxina do fluido.Todo o fluido é forçado através das membranas das fibrasuma vez que as extremidades opostas das fibras ocas 118foram isoladas por um segundo composto de enchimento 146.

O fluido escoando com a primeira seção de fibras 140 éconduzido através das membranas de fibra devido a umdiferencial de pressão existente no qual a áreaenvolvendo as fibras da primeira seção de fibras 140 estáem uma pressão menor comparada com a pressão dentro dasfibras 118 da primeira seção 140.

O fluido filtrado agora estéril reside no espaço internode carcaça 124 ao redor das fibras ocas 118. Este espaço124 é análogo ao compartimento de dialisado naconfiguração de diafiltro da fig. 1. Entretanto, durantea operação do filtro de esterilização, os orifícios decarcaça 148 permanecem isolados para impedir qualquercomunicação do fluido estéril com o ambiente. A pressãodentro do espaço 124 então move o fluido para dentro dasfibras 118 da segunda seção 142. O fluido cruza amembrana destas fibras 118 no lúmen da fibra e é filtradouma segunda vez. Como tal a segunda seção de fibras 142constitui o estágio de filtração redundante 116.Fluido estéril filtrado duas vezes então sai para dentrodo segundo espaço interno de coletor 12 8 e para fora deum orifício de saída de coletor 150. O orifício de saída150 está em uma pressão mais baixa que outros locais dofiltro e portanto, o fluido é provocado a escoar deacordo com a trajetória de fluxo mencionada anteriormenteà medida que fluido entrando nas fibras 118 da primeiraseção 140 é conduzido através de duas membranas de fibrasseparadas para escoar para dentro do segundo espaçointerno de coletor 128 e ultimamente através do orifíciode saída 150. O orifício de saída 150 pode ser dequalquer tipo prontamente adaptável a um conjunto deinfusão IV (p. e., um orifício luer) . O fluxo geral defluido no cartucho de esterilização é representado pelassetas 152. As setas sólidas indicam fluxo de fluidointer-lúmens, enquanto a linha tracejada indica fluxoentre os estágios.

As paredes internas 13 6 e nervura separadora 13 8 podemser configuradas de um número de modos diferentes poralguém experiente na técnica. Entretanto, como ilustradona fig. 4, o projeto tem um aspecto de segurançaparticular. Um perigo potencial em uma tampa de coletorcom dois compart imentos, um de fluido de entrada nãoestéril 126 e um de saída de fluido estéril 128, édesviar o fluxo entre os dois compartimentos econtaminação potencial do fluxo de saída. Isto é aliviadonão somente pelos dois selos distintos separando oscompartimentos, mas também pela presença entre os doisselos da fenda aberta 134. Se qualquer selo falhasse istoseria indicado pelo fluido saindo pela fenda aberta 134,a trajetória de menor resistência, ao invés de serpotencialmente transferido para o outro compartimento.Os orifícios de carcaça 148 selados durante operaçãonormal do filtro podem ser usados para preparação eteste. Os orifícios 148 podem ser de qualquer tipoadequado para produzir uma conexão sem vazamentoincluindo orifícios Hansen como na configuração dediafiltro. Durante uma operação de preparação, fluidoestéril pode ser bombeado para dentro dos orifícios 148onde ele forçará ar para fora da câmara de filtração 124e lumens de fibra 118 e eventualmente sairá para fora dosdois orifícios de coletor 120, 150. O projeto permiteesta metodologia vantajosa embora preparar via o orifíciode entrada 120 poderia resultar em ar aprisionado nasfibras 118 devido a elas estarem fechadas em umaextremidade. Os orifícios também são usados para detectarvazamentos de fibras, tais como executando um teste dedeterioração de pressão de ar. Bombeando ar para dentroda câmara de filtração 124 pode-se vantajosamente testaras fibras 118 ou ambos estágios de filtração 114, 116simultaneamente.

Atenção é dada agora às figs. 5 e 6 as quais ilustramdois projetos adicionais para ligar o coletor àextremidade de carcaça. Será apreciado por alguémexperiente na técnica que vários métodos adicionais estãotambém disponíveis.

A fig. 5 mostra uma nervura de espaçamento 162 com umnúcleo de canal único ao invés de um canal duplo comoilustrado na fig. 4. Como um resultado as pontas deparede interna 166 do coletor 164 somente se ligam ànervura de espaçamento 162 em suas superfícies externas.

Não há ligação na superfície interior de canal 168.

A fig. 6 mostra uma configuração na qual não existenervura de espaçamento. Como um resultado o processo deenchimento é simplificado e é o mesmo que aquele de umdialisador padrão. As pontas das paredes internas 172 docoletor 174 são projetadas tal que elas se selemdiretamente no poliuretano 130. Como na configuração dodiafiltro vários métodos poderiam ser empregados paraconseguir este selo, incluindo: aquecer o poliuretano nainterface 144 até que macio então pressionar as pontaspara dentro dele, e cortar um canal para dentro docomposto de enchimento 130 e selar as pontas por colagemou encaixe sob pressão. Com qualquer técnica, algumas dasfibras ao longo da linha de separação central, incluindoaquelas na fenda aberta 134, serão isoladas e não usadaspara filtração.

Será apreciado por pessoas experientes na técnica que apresente invenção não está limitada às configuraçõesdescritas até aqui com referência aos desenhos anexos. Aocontrário, a presente invenção é limitada somente pelasreivindicações anexas.

Claims (19)

1. Sistema de diálise de sangue, contendo cartucho dehemodiafiltração e incluindo uma fonte de substituição defluido e uma máquina de diálise de sangue, caracterizadopelo fato de compreender:- um alojamento (12, 88) incluindo uma entrada de sangue(2 0) a qual recebe sangue, uma saída de sangue (60) aqual descarrega sangue diafiltrado, uma entrada dedialisado (62) para receber um fluido dialisado conectadoa um meio de suprimento de sangue e uma saída dedialisado (64) para descarregar o fluido dialisadoconectado ao meio de descarga do fluido dialisado dosistema, o alojamento (12) adicionalmente incluindo umapluralidade de elementos de filtragem semi-permeáveis;- um membro para dividir o alojamento em um primeiroestágio (14) de hemodiafiltração e um segundo estágio(16) de hemodiafiltração, uma primeira porção dapluralidade de elementos de filtragem semi-permeáveisestando associada com o primeiro estágio (14) a, umasegunda porção da pluralidade de elementos de filtragemsemi-permeáveis estando associada com o segundo estágio(16), a entrada de sangue (20), enquanto a saída desangue (60) , está em comunicação fluida somente com osegundo estágio (16);- o primeiro elemento de filtragem associado com oprimeiro estágio (14);- o segundo elemento de filtragem associado com o segundoestágio (16); e- uma seção interestágios para prover comunicação fluidaentre o primeiro e segundo estágios (14, 16), a seçãointer-estágios incluindo uma entrada (58) para receber umfluido de substituição, onde sangue entrando na entradade sangue (20) é parcialmente diafiltrado à medida queele flui dentro dos elementos de filtragem semi-permeáveis do primeiro estágio (14) antes de serdescarregado na seção inter-estágios onde ele é misturadocom fluido de substituição para formar uma misturasangue/substituição a qual então flui dentro doselementos de filtragem semi-permeáveis do segundo estágio(16) onde diafiltração adicional ocorre, sendo que osalojamentos (12, 88) incluem apenas um compartimento defluido dialisado que é comum tanto para o primeiro quantopara o segundo estágio (14, 16) .

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o sangue fluir em uma primeiradireção no primeiro estágio (14) e em uma segunda direçãono segundo estágio (16) .

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de o fluido dialisado escoar nasegunda direção em relação a ambos primeiro e segundoestágios (14, 16).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o alojamento (12, 88) incluiruma primeira tampa de coletor (22, 86) disposta em umaprimeira extremidade do cartucho (10), o membro incluindouma parede interna (36, 84) formada como part,e daprimeira tampa de coletor (22, 86), a parede interna (36,84) dividindo a primeira tampa de coletor (22, 86) emprimeiro e segundo espaços internos de coletor.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de a primeira tampa de coletor(22, 86) incluir a entrada de sangue (20) a qual está emcomunicação fluida com o primeiro espaço interno decoletor (26).

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de o primeiro espaço interno (26)de coletor estar somente em comunicação fluida com oselementos de filtragem do primeiro estágio (14), osegundo espaço interno (28) de coletor estar somente emcomunicação fluida com os elementos de filtragem dosegundo estágio (16) .

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de o membro incluir um separador(44) o qual divide a pluralidade de elementos defiltragem no primeiro e segundo estágios (14, 16) .

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de o separador (44) compreenderum anel anular disposto em um primeiro composto deenchimento (30) em uma primeira extremidade dapluralidade de elementos de filtragem próxima à entradade sangue (20) e saída de sangue (60).

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de a parede interna (36, 84) seralinhada com o separador (44).

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de adicionalmente incluir umO'ring (38) disposto entre a parede interna (36, 84) eo separador (44) para selar o primeiro espaço interno(26) de coletor do segundo espaço interno (28) decoletor.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de o separador (44) incluir umcanal formado nele, a parede interna (84) tendo uma ,seçãode ponta distai a qual está ligada ao separador (44)dentro do canal.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de adicionalmente incluir umprimeiro composto de enchimento (3 0) envolvendo apluralidade de elementos de filtragem em uma primeiraextremidade dos mesmos, e onde o membro compreende umaparede interna (36, 84) de uma primeira tampa de coletor(22, 86) que está conectada a uma primeira extremidade doalojamento (12, 88), uma seção de ponta distai da paredeinterna (36, 84) sendo disposta dentro do primeirocomposto de enchimento (3 0) de modo a dividir apluralidade de elementos de filtragem no primeiro esegundo estágios (14, 16).

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de a saída de sangue (60) serformada na primeira tampa de coletor (22, 88) de modo aestar em comunicação fluida somente com o segundo espaçointerno de coletor (28).

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de adicionalmente incluir umasegunda tampa de coletor (54) disposta em uma extremidadeda pluralidade de elementos de filtragem de modo adefinir parcialmente o conector interestágios, a segundatampa de coletor (54) tendo a entrada de fluido (58) desubstituição formada nela.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de adicionalmente incluir umsegundo composto de enchimento (50) na uma extremidade dapluralidade de elementos de filtragem, o segundo compostode enchimento (50) permitindo cada um dos elementos defiltragem estar em comunicação fluída com a seção inter-estágios.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de adicionalmente incluir umcompartimento de dialisado definido pelo alojamento (12,-88) e envolvendo os elementos de filtragem do primeiro esegundo estágios (14, 16), a entrada e saída de dialisado(62, 64) estando em comunicação fluida c6m ocompartimento de dialisado.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o alojamento (12, 88) incluiruma primeira tampa de coletor (22, 86), disposta em umaprimeira extremidade de cartucho (10), o membro incluindouma parede interna (3 6, 84) formada como parte daprimeira tampa interna de coletor (22, 86), a paredeinterna (36, 84) dividindo a primeira tampa de coletor(22, 86) em primeiro e segundo espaços internos docoletor (26, 86), a entrada de sangue (20) sendo estandoem comunicação fluida somente com o primeiro espaço (26),enquanto a saída de sangue (60) está em comunicaçãofluida somente com o segundo espaço interno (28) docoletor.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o membro incluir um separador(44) o qual divide a pluralidade de elementos defiltragem no primeiro e segundo estágios (14, 16), oseparador (44) cooperando com a parede interna (36, 84)de modo a definir o primeiro e segundo estágios (14, 16) .

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o sangue ser diafiltrado emcada um do primeiro e do segundo estágios (14, 16) pordifusão de toxinas através dos primeiros e segundoselementos de filtragem semipermeáveis e por conduçãofluida através dos primeiros e segundos elementos defiltragem semi-permeáveis.