Устройство для ультрафиолетового облучения жидких сред

 

Устройство относится к аппаратам для обработки сред с использованием ультрафиолетового (УФ) излучения и может быть использовано в медицине для придания нужных свойств облучаемым средам, для обработки сточных вод с целью обеззараживания, а также для обработки жидких продуктов питания.

Цель изобретения - создание устройства, обеспечивающего высокую эффективность воздействия ультрафиолетового излучения на жидкую среду, в частности за счет предотвращения образования на стенках корпуса слоя, препятствующего проникновению ультрафиолетового излучения вглубь обрабатываемой жидкости, например для предотвращения образования фибринового слоя при УФ-обработке крови.

Устройство содержит цилиндрический корпус с источником излучения, размещенным по оси корпуса в цилиндрической оболочке, прозрачной для УФ-излучения, и накопительную полость для сбора обработанной жидкости. Канал подвода жидкой среды в корпус выполнен в виде патрубка, на конце которого установлена система форсунок, изогнутых так, что они образуют сегнерово колесо. Патрубок с системой форсунок установлен с возможностью перемещения вдоль оси корпуса, что приводит к изменению угловой скорости вращения форсунок при поступлении в них жидкости, обусловливающему образование на стенках корпуса слоя жидкости необходимой толщины. 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для ультрафиолетового облучения жидких сред. Данное устройство может быть использовано для облучения воды, водных растворов, жидких пищевых продуктов и биологических жидкостей, таких как кровь и плазма крови. Одной из основных областей применения устройства является облучение аутокрови человека при терапии токсико-септических состояний, неинсулинзависимого диабета, коррекции иммунного статуса организма.

Известно устройство для ультрафиолетового облучения крови согласно а.с. СССР N1477428. Устройство для экстракорпорального ультрафиолетового облучения крови содержит источник ультрафиолетового излучения и цилиндрическую кювету из кварцевого стекла, соединенную с системой для забора крови. Облучение крови проводится при пропускании ее из буферной емкости, куда она поступает после забора из организма, через трубку из кварцевого стекла, за которой установлен отражатель для обеспечения более полного облучения крови. Недостатком данного устройства является низкая эффективность воздействия ультрафиолетовых лучей на кровь вследствие образования на стенках кюветы фибринового слоя, препятствующего проникновению излучения. Предлагается также устройство для ультрафиолетового облучения крови (а.с. СССР N 1697854), которое по своей технической сущности наиболее близко к заявляемому техническому решению. Устройство имеет источник ультрафиолетового излучения, концентрически расположенный внутри кюветы из двух коаксиальных цилиндрических стаканов. Кювета изготовлена из плавленого кварца. Толщина облучаемого слоя крови задается путем изменения расстояния между стаканами, а площадь облучаемого слоя крови регулируется с помощью шторки, расположенной в верхней части кюветы. Устройство соединено с каналом для подвода жидкой среды, в частности крови, а также с емкостью для накопления обработанной крови. Недостатком предлагаемого устройства является снижение эффективности облучения вследствие образования фибринового слоя на стенках кюветы, ограничивающего объем крови, подвергающийся воздействию. При уменьшении толщины слоя крови происходит снижение производительности устройства, что делает его неэкономичным.

Целью настоящего изобретения является создание высокоэффективного и экономичного устройства для УФ-облучения жидких сред, в частности крови, за счет предотвращения образования фибринового слоя, непрозрачного для УФ-излучения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для УФ-облучения жидких сред содержит источник УФ-излучения, заключенный в цилиндрическую оболочку, прозрачную для УФ-излучения, соосно с которой установлен цилиндрический корпус, соединенный с полостью для накопления обрабатываемой среды, а также канал для ввода жидкой среды, подлежащей облучению. Канал для ввода жидкой среды выполнен в виде трубок, установлен соосно с источником УФ-излучения с возможностью перемещения вдоль оси, а расстояние между крайними точками диаметрально противоположных форсунок меньше диаметра цилиндрического корпуса. Выполнение подводящего патрубка с форсунками в виде сегнерова колеса приводит за счет изогнутых на конце форсунок к истечению жидкости при ее подаче с образованием реактивной среды и вращению всего подводящего тракта, т.е. к центробежному распределению жидкости. При этом на внутренней поверхности цилиндрического корпуса, куда попадает жидкость, образуется тонкий слой жидкости со свободной поверхностью, через которую свободно проникают ультрафиолетовые лучи на всю толщину слоя. Жидкость затем свободно стекает в накопительную полость. Толщина слоя жидкости в пристеночной области определяется скоростью вращения форсунок, что позволяет подобрать оптимальную толщину для каждой жидкости. Например, для крови подбирается такая скорость вращения, чтобы на стенках цилиндра не образовывался слой фибрина, препятствующий проникновению УФ-лучей.

На фиг. 1 представлена схема устройства для ультрафиолетовой обработки жидких сред. Фиг. 2 поясняет распределение струи жидкости с использованием канала для ввода жидкости описанной конструкции.

Устройство содержит источник ультрафиолетового излучения 1, помещенный в прозрачную цилиндрическую оболочку 2, соосно с которой расположен цилиндрический корпус 3, соединенный с накопительной полостью 4. Верхняя часть цилиндрического корпуса 3 закрыта съемной крышкой 5, через которую в корпус устройства введен канал для подвода облучаемой жидкости в виде патрубка 6 с системой форсунок 7, образующих сегнерово колесо. Цилиндрический корпус 3 и оболочка УФ-источника 2 образуют кольцевой зазор, в верхней части которого над источником и по его оси происходит вращение системы форсунок и распределение облучаемой жидкости. Для обеспечения работоспособности установки расстояние между крайними точками форсунок делают меньше диаметра цилиндрического корпуса 3.

Устройство работает следующим образом.

Кровь с антикоагулянтом или другая жидкость, подлежащая облучению, помещается во внешнюю емкость, которая с помощью системы для подачи жидкости соединена с входным патрубком 6. При наличии перепада давления между внешним объемом и патрубком 6 жидкая среда поступает в форсунки 7 и раскручивает систему форсунок за счет центробежной силы. На стенки корпуса 3 попадает жидкая среда, которая подвергается облучению от источника 1. Обработанная среда стекает в накопительную полость 4. После обработки нужного объема жидкости может быть проведена очистка устройства и удаление следов жидкости после разъема всех элементов: съемной крышки 5, патрубка 6 с форсунками 7, источника УФ-излучения 1. Регулирование угловой скорости вращения достигается за счет перепада давления между точкой входа в подводящий тракт и верхней границей внешней емкости, а, точнее, уровнем плоскости вращения форсунок 7. В том случае, когда облучаемая жидкая среда поступает в подводящий тракт под давлением, оно и определяет угловую скорость вращения, при этом во всех случаях для вращения форсунок не требуется принудительного внешнего воздействия. Для изменения перепада давления жидкой среды достаточно переместить точку входа в тракт облучаемой жидкости поступательно вдоль оси.

Примеры использования устройства.

Пример 1.

Проводили облучение крови УФ-излучением в диапазоне длин волн около 254 нм с помощью источника УФ-излучения кварцевой лампы типа НСО-400 в режиме холодного свечения. Источник был помещен в кварцевую оболочку, соосно с источником установлен цилиндрический корпус диаметром 60 мм. Канал для подвода крови 6 имел диаметр 10 мм и диаметр каждой форсунки 7 8 мм, причем для разбрызгивания крови установили 4 форсунки, изогнутые на концах под углом, близким к 90^o. Поперечный размер всей системы форсунок составлял 55 мм, что обеспечивало зазор между крайними точками системы и внутренней поверхностью корпуса 3 около 2 мм. Канал подвода крови соединили с емкостью для обрабатываемой жидкости и ввели кровь в устройство. Путем подъема патрубка 6 установили такую угловую скорость вращения форсунок 7, что слой крови, попадающий на стенки корпуса 3, составлял около 1 мм. При мощности излучения 100 Вт/м² это достаточная толщина, при которой весь объем пропускаемой крови подвергается облучению.

Пример 2.

Устройство с параметрами, аналогичными параметрам примера 1, использовали для облучения воды с суспензией культуры E.col. при плотности 10⁶ ед/см³ с целью выявления возможности ее стерилизации. С помощью перемещения патрубка установили угловую скорость вращения системы форсунок около 20 об/с, так что слой жидкости у стенок корпуса 3 составлял примерно 1,5 мм. При той же мощности излучения установили, что жидкость, поступившая после облучения в накопительную полость 3, не содержит живой культуры клеток E. col.

Формула изобретения

Устройство для ультрафиолетового облучения жидких сред, содержащее источник ультрафиолетового излучения, заключенный в цилиндрическую оболочку, прозрачную для ультрафиолетового излучения, соосно с которой установлен цилиндрический корпус, соединенный с полостью для накопления обработанной жидкой среды, а также канал подвода облучаемой жидкой среды, отличающееся тем, что канал подвода облучаемой жидкой среды выполнен в виде патрубка, конец которого соединен с системой изогнутых форсунок, имеющих форму сегнерова колеса, при этом патрубок установлен соосно с источником ультрафиолетового излучения с возможностью перемещения вдоль оси, а расстояние между крайними точками системы форсунок меньше диаметра цилиндрического корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2