Способ оксигенации крови

Способ оксигенации крови

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для массообмена крови в экстракорпоральных системах. Цель изобретения - снижение травматического воздействия на кровь. Оксигенацию крови производят путем пропускания ее через зазор между параллельными полупроницаемыми мембранами, к другим сторонам которых подают кислород, причем при пропускании крови возбуждают осцилляции обменных поверхностей мембран (тип осцилляции - диполь или более высокие порядки ) с заданной амплитудой и частотой в диапазоне 1-100 Гц, которые возбуждают акустические течения в объеме пропускаемой крови, интенсифицирующие массообменные процессы. Управление производительностью процесса достигается путем одновременного изменения расстояния между полупроницаемыми мембранами и скорости осцилляции при соблюдении условия постоянства чисел Рейнольдса и Фруда для пропускаемой крови. 1 з .п. ф-лы, 2 ил., 3 табл. 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 61 M 1/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 44673740/14 (22) 20.07,88 (46) 07.10.91, Бюл. № 37 (71) Ленинградский государственный университет и Ленинградский государственный институт усовершенствования врачей им. С.М.Кирова (72) Ю,А.Лысенко и Н.Г.Семенова (53) 613.015 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 992299110066, кл. А 61 М 1/03. (54) СПОСОБ ОКСИГЕНАЦИИ КРОВИ (57) Изобретение относится к медицине и может быть использовано для массообмена крови в зкстракорпоральных системах. Цель изобретения — снижение травматического воздействия на кровь. Оксигенацию крови производят путем пропускания ее через заИзобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для массообмена крови в экстракорпоральных системах, Целью изобретения является снижение травмирования форменных элементов крови и повышение эффективности способа оксигенации.

На фиг.1 и 2 приведены схемы осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

При пропускании крови через обьем, ограниченный полупроницаемыми мембранами, находящимися в покое, к обменным поверхностям которых с другой стороны подают кислород, вблизи поверхности мембраны устанавливается ламинарное течение (внутри пограничного слоя) со скоростью, спадающей до нуля на неподвижных мембранах. В. центре зазора скоро„„, Ж„„1681862 А1 зор между параллельными полупроницаемыми мембранами, к другим сторонам которых подают кислород, причем при пропускании крови возбуждают осцилляции обменных поверхностей мембран (тип осцилляций — диполь или более высокие порядки) с заданной амплитудой и частотой в диапазоне 1 — 100 Гц, которые возбуждают акустические течения в обьеме пропускаемой крови, интенсифицирующие массообменные процессы. Управление производительностью процесса достигается путем одновременного изменения расстояния между полупроницаемыми мембранами и скорости осцилляции при соблюдении условия постоянства чисел Рейнольдса и Фруда для пропускаемой крови. 1 э .и. ф-лы, 2 ил., 3 табл. сть течения определяется перепадом давления вход — выход и шириной зазора.

Если мембраны, к внешним сторонам которых подается кислород, совершают в своей плоскости гармонические осцилляции (дипольные колебания), то поверхности мембран, соприкасающиеся с кровью, гененируют в крови вязкую поперечную волну с волновым вектором, направленным по нормали к направлению колебаний поверхности. Глубина ее проникновения (толщина пограничного слоя) составляет величину д = v2 via> . где гл — кастета колебаний, v=

4 10 м /с — кинематическая вязкость кро-6 2 ви, и в диапазоне частот 1 — 100 Гц соответствует 1800 — 170 мкм. Сильное поглощение вязкой волны и наличие неоднородности граничных условий на краю мембраны приводит к тому, что в жидкости возникают вихревые течения (акустические).

Если конструкция камеры оксигенератора представляет систему зажатых по краям и возбуждаемых нормальной к поверхностям мембран силой, то такие мембраны возбуждаются в изгибных колебаниях с узлами смещения на зажатых краях и пучностью смещения в точке приложены силы, Поэтому справедливо соотношение

D=(2n+1) il, /2, где n=0,1,2,..., А — длина изгибной волны в мембране. с характерным размером D. Это пример возбуждения мембраны как источника более высокого порядка чем диполь.

При таких колебаниях мембраны вектор колебательной скорости в каждый момент времени направлен по касательной ктраектории изгиба и может быть представлен в виде суммы ортогональных векторов. Эти течения возникают и направлены от мембраны в местах максимальных значений тангенциальных относительно жидкости колебательных скоростей, а подтекают в местах, где их значения минимальны, (А — предельно допустимая амплитуда колебательного смещения, не приводящая к травме крови (из расчета допустимого напряжения 150 дН/см ).

Для реализации заявляемого технического решения были выполнены макеты (1 и

И) оксигенаторов (фиг.1 и 2). Устройства изготовлены с использованием полупроницаемой мембраны ПВТ с толщиной 200 мкм, Зазор между парой мембран составляет 4 мм. С внешних сторон мембран помещаются газораспределительные элементы — полимерные плетенные сетки толщиной 300 мкм. Общая площадь обменной поверхности каждого устройства составляет 270 см .

Каждый макетный образец имеет одну камеру массообмена, помещенную в корпус 1, снабженный патрубками 2 ввода и вывода обменных сред (кровь и кислород}, двигатель 3 возбуждения осцилляций с эксцентриком 4, задающим амплитуду осцилляций (фиг.4, движитель 5 электромагнитной системы и питающий его генератор 6).

Пример. Испытания макетов проводят в стендовых условиях на дистиллированной воде и в опытах на животных при подключении в систему. искусственного кровообращения по вено-венозному типу. Скорость перфузии составляет 20-80 мм/мин.

30

В макете 1 частота вращения вала двигателя 3 составляет 23 Гц, амплитуда смещения, задаваемая эксцентриком 4, 1,5 мм. Начальный объем заполнения 54 мл обеспечивает при объемной скорости кровотока 55 мл/мин с перепадом давления в устройстве 0,5 кПа

Poz в крови на выходе из устройства 13 — 14 кПа, а Рсоа — 3,5-4,0 кПа. Гемолиз крови за

1 ч работы не превышает 1 мг7.

В макете li частота колебаний 20 Гц, амплитуда смещения 1 мм. Начальный объем заполнения 54 мл и обеспечивает при объемной скорости кровотока 55 мл/мин с перепадом давления в устройстве 0,5 кПа

Ро2 в в крови на выходе из устройства 13 — 14 кПа, а Рсоа — 3,5-4,0 кПа, Гемолиз крови за 1 ч работы не превышает 1 мг .

Результаты эксперимента при разных зазорах между мембранами, а также сравнение предлагаемого способа с известным и базовым приведены в табл.1 и 2.

Таким образом, результаты. испытаний макетных устройств, выполненных по предлагаемому способу показали, что положительный эффект использования предлагаемого способа состоит в существенном снижении травмы крови при сохранении высокой эффективности масообмена.

Положительный эффект в предлагаемом способе достигнут за счет обеспечения интенсивного перемешивания обменных сред в больших зазорах крови в диапазоне внешних воздействий, не оказывающих влияния на травму форменных элементов крови.

Формула изобретения

1. Способ оксигенации крови путем пропускания ее между параллельными полупроницаемыми мембранами, к которым

40 подают кислород и сообщают им гармонические колебательные движения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения травмирования форменных элементов крови, используют гармонические колебания типа диполя с заданной амплитудой и частотой в диапазоне 1 — 100 Гц.

2. Способ поп1,отличающийся

Т8М, что, с целью повышения эффективности способа оксигенации, одновременно изменя50 ют расстояние между полупроницаемыми . мембранами и частоту их колебаний, при условии удовлетворения постоянства чисел

Рейнольдса и Фруда для пропускаемой крови.

Таблица 1

1681862

Таблица 2