Способ оксигенации крови Советский патент 1991 года по МПК A61M1/16 

Изобретение 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 ок- сигенации.

На фиг.1 и 2 приведены схемы осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

При пропускании крови через объем, 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 скорость течения определяется перепадом давления вход - выход и шириной зазора.

Если мембраны, к внешним сторонам которых подается кислород, совершают 8 своей плоскости гармонические осцилляции (дипольные колебания), то поверхности мембран, соприкасающиеся с кровью, гене- нируют в крови вязкую поперечную волну с волновым вектором, направленным по нормали к направлению колебаний поверхности. Глубина ее проникновения (толщина пограничного слоя) составляет величину 6 V2 v/ы . где ш - частота колебаний, v м2/с - кинематическая вязкость крови, 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).

о оо

с о ю

Если конструкция камеры оксигенера- тора представляет систему зажатых по кра- ям 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 си- лы. Поэтому справедливо соотношение

D() А /2, где ,1,2 Я- 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 к траектории изгиба и может быть представлен в виде суммы ортогональных векторов. Эти течения возникают и направлены от мембраны в местах максимальных значений тан- генциальных 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 (I 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 осцилляции с эксцентриком 4, задающим амплитуду осцилляции (фиг.4, движитель 5 электромагнитной системы и питающий его генератор 6).

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

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 Ро2 в крови на выходе из устройства 13-14 кПа, а Рсо2 - 3,5-4,0 кПа. Гемолиз крови за 1 ч работы не превышает 1 мг%.

0 В макете II 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

5 Ро2 в в крови на выходе из устройства 13-14 кПа, а Рсо2 - 3,5-4,0 кПа. Гемолиз крови за 1 ч работы не превышает 1 мг%.

Результаты эксперимента при разных зазорах между мембранами, а также срав0 нение предлагаемого способа с известным и базовым приведены в табл.1 и 2.

Таким образом, результаты испытаний макетных устройств, выполненных по предлагаемому способу показали, что положи5 тельный эффект использования предлагаемого способа состоит в существенном снижении травмы крови при сохранении высокой эффективности масообмена. Положительный эффект в предлагаемом

0 способе достигнут за счет обеспечения интенсивного перемешивания обменных сред в больших зазорах крови в диапазоне внешних воздействий, не оказывающих влияния

5 на травму форменных элементов крови. Формула изобретения

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

0 подают кислород и сообщают им гармонические колебательные движения, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью снижения травмирования форменных элементов крови, используют гармонические колебания

45 типа диполя с заданной амплитудой и частотой в диапазоне 1-100 Гц.

2,Способ по п.1, отличающийся тем, 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.

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 массооб- менные процессы. Управление производительностью процесса достигается путем одновременного изменения расстояния между полупроницаемыми мембранами и скорости осцилляции при соблюдении условия постоянства чисел Рей- нольдса и Фруда для пропускаемой крови. 1 з .п. ф-лы, 2 ил., 3 табл. 00

Н, мм

Максимальная объемная скорость кровотока, при короткой обеспечивается насыщение крози кислородом от венозного уровня ( мм рт.ст.) до артери- ального( мм рт.ст.). мл/мин

2 4 6

55

Таблица 1

50 60 80

Таблица 2

Фиг /

Put.Z