Устройство для переливания жидких биологических дисперсий
Изобретение относится к медицинской и биологической технике и может быть использовано для прямого переливания крови и искусственного кровообращения. Цель изобретения - снижение механического повреждения частиц дисперсной фазы. Для этого устройство содержит насосно-приборную систему 1, диэлектрическую трубчатую магистраль 2, которая состоит из внутреннего слоя 3, выполненного в виде униполярного электрепа и наружного слоя 4 - из диэлектрического материала, например силикона. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 А 61 М 1/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3172116/30-14 (22) 25.05.87 (46) 23.06.90. Бюл. hh 23 (71) Институт прикладной физики АН МССР (72) Г.A.Ëèòèíñêèé, E,З.Гак, М,К.Болога и И.А,Рогов (53) 615.471 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 812993, кл. А 61 M 1/02, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕЛИВАНИЯ
ЖИДКИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ДИСПЕРСИЙ Ы „, 1572644 А1 (57) Изобретение относится к медицинской и биологической технике и может быть использовано для прямого переливания крови и искусственного кровообращения. Цель изобретения — снижение механического повреждения частиц дисперсной фазы. Для этого устройство содержит насосно-прибо рную систему 1, диэлектрическую трубчатую магистраль 2, которая состоит из внутреннего слоя 3, выполненного в виде униполярного злектрета, и наружного слоя 4 — из диэлектрического материала, например силикона. 2 ил.
1572644
Изобретение относится к медицинской и биологической технике, может быть использовано для прямого переливания крови и искусственного кровообращения, а также для вливания и переливания других жидких дисперсных биологических сред, например суспензии микроорганизмов в биотехнологических процессах, Цель изобретения — снижение механического повреждения частиц дисперсной фазы, При протекании жидкости через эластичную трубчатую магистраль под действием электростатического поля униполярного электрета у внутренней поверхности трубчатой магистрали происходит концентрация ионов противоположного знака, для которых характерно сильное взаимодействие с поверхностью. Этот слой ионов находится в пристенном слое транспортируемой по магистрали жидкости, поэтому скорость
его движения V = G. Вблизи поверхности указанного слоя возникает диффузионный слой противоионов, увлекаемый потоком жидкости и определяющий возникновение тока течения.
Ь = го и дов/g, (1) где oi< — - плотность электрического заряда на поверхности трубчатой магистрали, вдоль которой происходит движение;
ro — вйутренний радиус трубчатой магистрали; (дов ) - толщина двойного слоя (дов<<г0 ); - длина трубчатой магистрали;
y — кинематическая вязкость жидкой биологической дисперсии.
Величина тока течения 5 прямо пропорциональна значению плотности электрического заряда ок на внутренней поверхности стенки магистрали, которая, в свою очередь, зависит от величины подаваемого на стенку электрического потенциала (или заряда, "вмороженного" в стенку, т.е, заряда электрета).
Возникновение тока течения при движении по трубчатой магистрали жидкой биологической дисперсии (как правило водных растворов, электролитов, коллоидов, суспензий) сопровождается генерацией магнитного поля.
На фиг. 1 показана трубчатая магистраль радиусом ro, с цилиндрической системой координат с центром 0 (r1 у1у); на фиг, 2 — схема устройства.
Стенки трубки непроницаемы, толщина стенок I z включает в данном случае и невовлекаемую в движение граничную фазу жидкости. ок- поверхностная плотность заряда в трубке, d = ro — r -подвижная часть диффузного двойного слоя, Рассматривают неустановившееся течение на участке
5 ограниченной горизонтальной трубки длиной 4, когда сила тока течения IT О только в узкой поистеночной области, ширина которой 10 — 10 м, а в центральной части
-в трубки тока нет.
10 Для относительно малого элемента трубки магнитное поле, вызванное током течения, может быть определено с помощью выражения Био-Савара-Лапласа для микроэлемента тока
aH =(r X af)ir (2) где Л Н вЂ” напряженность магнитного поля, 1 — ток, Л (в - микроэлемент трубки, r — радиус трубки. Следовательно, Л Н . Для отTh8
Г крытой неограниченной трубки (d «ro) возникновение тока имеет место по всей ее длине. В непроницаемой трубке диаметром
2ro возникает пристеночное давление в потоке, обусловленное радиальной силой F<
Р мгд = 2 л,ио oi Va (3) где Рмгд — пристеночное давление на жидкость; ,и 0 — магнитная постояннэя;
ЗО Чд — скорость потока, В непроницаемой трубке при переливании жидкости, не содержащей никаких включений; такая сила может проявиться лишь в некотором изменении вязкостных
Ç5 или сдвиговых эффектов. Однако при наличии в жидкости дисперсной фазы с диаметром частиц do« ro зэ счет очень малой сжимаемости жидкости эти частицы концентрируются в области r = О, т.е. их концентра40 ция по оси потока максимальна.
Поскольку пристеночное давление нэ транспортируемую жидкость пропорционально величине плотности электрического заряда нэ поверхности трубчатой магистра45 ли, то выполнение внутреннего слоя трубчатой магистрали из униполярного злектрета позволяет сконцентрировать дисперсную фазу по оси потока, что существенно снижает ее механическое повреждение о стенки магистрали.
Наличие внешнего диэлектрического слоя трубчатой магистрали ослабляет электростатическое поле внутреннего электретного слоя и предотвращает накопление статического электричества на внешней поверхности устройства, что положител ьно отражается на электробезопасности эксплуатации последнего.
1572644 зом
Составитель Н.Панфилов
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л;Патай
Редактор А.Шандор
Заказ 1602 - Тираж 477 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101
К насосно-приборной системе 1 подключена диэлектрическая трубчатая магистраль 2, изготовленная двухслойной: внутренний слой 3 выполнен в виде униполярного электрета, а наружный 4 — из диэлектрического материала, например силикона.
Устройство работает следующим обраНасосно-приборная система 1 обеспечивает переливание жидкой биологической дисперсии, например крови, по трубчатой магистрали 2 с заданной скоростью Чс . В результате электростатического взаимодействия носителей заряда в жидкости с униполярным зарядом, "вмороженным" в электрет, у внутренней поверхности трубки образуется двойной электрический слой толщиной дои «r o и как следствие возникает ток течения h, величина которого определяется выражением (1). Плотность электрического заряда на поверхности трубки, вдоль которой происходит движение, определяется зарядом электретного внутреннего слоя трубчатой магистрали.
Взаимодействие тока течения с генерируемым им магнитным полем приводит
5 к возникновению пристеночнога давления Рмгд, под действием которого дисперсная фаза (при переливании крови — ее форменные элементы: тромбоциты, эритроциты и др.) концентрируется по оси потока. Тем са10 мым существенно снижается опасность механического разрушения дисперсных частиц о стенки трубчатой магистрали.
Формула изобретения
15 Устройство для переливания жидких биологических дисперсий, содержащее насосно-приборный механизм и трубчатую магистраль из диэлектрика, о т л и ч а ю щ ее с я тем. что, с целью снижения механиче20 ского повреждения частиц дисперсной фазы, стенка трубчатой магистрали выполнена двухслойной, причем внутренний слой выполнен в виде униполярного электрета.
