Устройство для облучения жидких сред

 

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно, к устройствам для обработки крови ультрафиолетовым излучением, и может быть использовано при лечении заболеваний людей и животных. Устройство решает задачу повышения безопасности его применения для пациента при переливании ему облученной крови и, повышения удобства работы с устройством и расширения его эксплутационных возможностей. Новым в устройстве является то, что емкость, где происходит облучение жидкости, имеет площадь поперечного сечения больше, чем площади поперечных сечений входного и выходного отверстий с возможностью образования зазора между поверхностью емкости и поверхностью текущей жидкости, а со стороны этого зазора имеется отверстие для герметичного введения в емкость световолокна. Источник излучения Y-лазеры или широкополосные лампы высокого давления, работающие в импульсном режиме. Устройство имеет резервуар с газами, который соединен с емкостью через переходной шланг и отверстие с оливой на поверхности емкости. Это позволяет проводить обработку жидкости в присутствии газа или комбинации газов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для обработки крови ультрафиолетовым излучением, и может быть использовано в медицинской и ветеринарной практике при лечении многих заболеваний.

Известно устройство для обработки крови по патенту РСТ N 91/12831 (то же по патенту Германии N 4006704), содержащее продуваемый кислородом редукционный сосуд, через который протекает кровь и облучается в проточном режиме видимым светом от лампового источника. Устройство удобно в эксплуатации и обеспечивает высокое содержание кислорода в обрабатываемом образце. Однако спектр излучения, используемого для обработки крови, не позволяет (в силу малой энергии квантов) достаточно интенсивно запускать реакции перекисного окисления липидов крови, что имеет ключевое значение для достижения терапевтического эффекта, особенно при лечении ряда сосудистых и инфекционных заболеваний. Использовать же ультрафиолетовый источник в данном устройстве не представляется возможными ввиду непрозрачности для ультрафиолета стенок специального редукционного сосуда.

Известно также устройство для ультрафиолетового облучения крови по авт. св. N 1344376, содержащее емкость для крови с прозрачными стенками, размещенный в ней смеситель с приводом и источник ультрафиолетового излучения в виде лампы. Во время облучения в герметичную емкость для крови нагнетается кислород под давлением, что позволяет значительно повысить эффективность обработки крови, так как интенсивность реакции в данном биологическом субстрате при ультрафиолетовом облучении значительно повышается в присутствии кислорода. При этом достигается значительный терапевтический эффект, изменяются реологические свойства крови, проявляется бактерицидное действие облученной крови и т.п.

Это устройство наиболее близко к заявленному и выбрано в качестве прототипа. Вместе с тем устройство имеет ряд недостатков, что делает его неудобным в работе. После окончания работы с устройством тщательной стерилизации подлежат все многочисленные узлы прибора, размещенные внутри емкости, что требует значительных временных перерывов в работе, если требуется проводить процедуры обработки крови последовательно разным пациентам. Обработка крови происходит не в проточной системе, а в фиксированном по величине объеме специальном сосуде, что позволяет проводить обработку любых объемов образцов крови только в несколько этапов в режиме забор крови - обработка крови введение обработанной крови пациенту.

Кроме того, остается открытым вопрос об унификации доз ультрафиолета, полученных различными по объему образцами крови в приборе: при измененном расположении источника расстояние до источника будет меняться в зависимости от объема и, следовательно, будет меняться доза радиации, полученная поверхностью образца крови.

Таким образом, указанное устройство неудобно в работе и его использование сопряжено с повышенным риском для пациента ввиду сложности стерилизации.

Предлагаемое устройство решает задачу повышения безопасности его применения для пациента при обработке биологических жидкостей, предназначенных для введения в организм больного, с одновременным повышением удобства работы с устройством и расширении его эксплутационных возможностей.

Этот результат достигается тем, что облучение жидкости проводится в емкости, максимальная площадь поперечного сечения которой (площадь сечения, перпендикулярная к направлению потока поступающей или вытекающей жидкости) превышает площадь поперечного сечения как входного, так и выходного отверстий с возможностью образования зазора между поверхностью емкости и поверхностью протекающей жидкости, а облучение проводится с торца световолокна, оптически связанного с источником излучения, введенным в емкость герметично через отверстие со стороны указанного зазора. Рассеивающая насадка может использоваться на торце световода для более равномерного облучения всей поверхности жидкости.

В устройстве может использоваться емкость, где одно отверстие служит и для входа, и для выхода жидкости. В этом случае его диаметр также должен быть меньше максимального поперечного сечения емкости.

В качестве источников излучения могут быть взяты любые лазерные источники, генерирующие излучение в диапазоне от 100 нм и выше, в первую очередь эксимерные лазеры, генерирующие ультрафиолет, а также ртутные, ксеноновые и ртутно-ксеноновые лампы высокого давления с малым телом свечения, например ДРШ-100 ДКСШ-100 и др. Работа ламп при этом осуществляется в импульсном режиме, только в этом случае достигается высокая яркость свечения источника, что позволяет получать на выходе световолокна требуемую для проведения лечебных процедур мощность излучения до нескольких десятков мВт.

Наличие системы светофильтров перед входом в световод позволяет при использовании широкополосного источника излучения для достижения большего терапевтического эффекта комбинировать различные участки спектра, например, ультрафиолет и инфракрасное излучение.

Устройство может работать в режиме насыщения жидкости, когда поступающий газ прежде чем уйти из емкости в атмосферу проходит через толщу обрабатываемой жидкости.

Стерильность процедур достигается тем, что 1) торец световода может быть снабжен расфокусирующей насадкой, которая легко поддается обычной стерилизации, 2) возможно использование световолокна без насадок в режиме расходного материала однократного применения.

Ввиду того, что при обработке биологических жидкостей наиболее эффективным является ультрафиолетовое облучение, обработку жидких биологических тканей целесообразно проводить так, чтобы торец световолокна не был погружен в жидкость, так как известно, что биологический субстрат, особенно кровь, поглощает ультрафиолет очень тонким поверхностным слоем и тогда уменьшается обрабатываемая поверхность.

Движение газовой среды под давлением обеспечивает хорошую турбулентность жидкости при облучении.

Устройство в целом отличается эффективностью обработки крови и удобством эксплуатации.

На чертеже представлена одна из возможных конструкций предлагаемого устройства, которая содержит перистальтический насос 1, подводящий жидкость шланг 2, оливу с входным отверстием 5, которая соединена с отводящим шлангом 6, регулируемый зажим 7, коллектор для сбора жидкости 8, источник излучения с фокусирующей системой и блоком светофильтров 9, световод 10, зафиксированный в отверстии с патрубком 11, газовый резервуар с редуктором 12, из которого по шлангу 13 через отверстие с оливой 14 подается газ.

Устройство работает следующим образом. В неработающем состоянии насос 1 выключен, газ из резервуара 12 не подается, источник излучения 9 выключен. Зажим 7 полностью пережимает шланг.

В работающем состоянии включают перистальтический насос 1, при этом в емкость 4 набирают определенный объем жидкости так, чтобы выходное отверстие отливы 5 находилось ниже уровня жидкости в емкости 4, что определяется зажимом 7. Включают источник 9, выбирают с помощью светофильтров требуемый спектральный диапазон и открывают вентиль резервуара 12. Далее кислород под давлением проходит через толщу жидкости и через шланг 6 поступает вместе с жидкостью в коллектор 8, откуда уходит через патрубок коллектора в атмосферу. После сбора в коллекторе требуемого количества отработанной жидкости источник излучения 9 выключают и закрывают вентиль резервуара 12. Двигатель 1 также выключают. Если обрабатываемой жидкостью является кровь, подлежащая возврату в организм, направление вращения двигателя 1 меняется на противоположное и кровь по тому же пути движется в обратном направлении. При этом ее можно обрабатывать излучением, но уже при закрытом вентиле резервуара 12.

Пунктиром изображен вариант конструкции, где газ поступает в емкость через отверстие с оливой, размещенное ниже уровня жидкости, протекающей в емкости. В ряде случаев это удобнее: газ более интенсивно перемешивается жидкостью. Правда, при этом возникают проблемы стерилизации переходного шланга резервуара 13.

При обработке крови в отличие от устройства прототипа в качестве емкости 3 может быть использован стандартный медицинский флакон из обычного стекла, непрозрачного для ультрафиолета, что позволяет практически без перерыва за один прием проводить обработку любого количества крови. Постоянство энергии излучения на поверхности облучаемой жидкости можно обеспечить, перемещая механически или автоматически световод по направляющему патрубку вверх, сохраняя все время постоянным расстояние между торцом световода и поверхностью жидкости.

Формула изобретения

1. Устройство для облучения жидкостей излучением с длиной волны более 100 нм, содержащее средство для принудительного забора жидкости со шлангами, емкость для обработки жидкостей с одним или двумя отверстиями для поступления жидкости в емкость и для ее удаления из емкости, источник излучения расположенный снаружи емкости, отличающееся тем, что максимальная площадь поперечного сечения емкости превышает площадь поперечного сечения как входного, так и выходного отверстий с возможностью образования зазора между поверхностью емкости и поверхностью протекающей жидкости и емкость со стороны воздушного зазора имеет отверстие для введения световолокна оптически связанного с источником излучения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено резервуаром с газом (или газами), который находится под давлением выше атмосферного и соединен с емкостью через переходной шланг, а емкость имеет соответственно отверстие с оливой для переходного шланга.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника излучения используют импульсный источник ультрафиолетового излучения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между источником излучения и оптическим волокном помещают блок фильтров, позволяющий выделять различные участки спектра излучения источника.

РИСУНКИ

Рисунок 1