Способ ультрафиолетового облучения биологических жидкостей и устройство для его реализации

 

Изобретение может быть использовано для облучения биологических жидкостей, преимущественно крови, при лечении сердечно-сосудистых заболеваний, токсико-септических состояний и других заболеваний. Способ ультрафиолетового облучения биологической жидкости основан на подаче биологической жидкости в зону облучения несколькими потоками различной скорости и направления. Жидкость перемешивается с созданием вихревых потоков при движении через зону облучения. Устройство для ультрафиолетового облучения биологической жидкости содержит кювету. На внутренней поверхности корпуса кюветы выполнены пороги, перегородки и точечные выступы. Пороги расположены под острыми углами к продольной оси кюветы не более 45^o. Высота порогов лежит в пределах не более половины высоты проточной части кюветы. Перегородки, разделяющие входной поток жидкости вблизи входного штуцера, и точечные выступы, устанавливающие турбулентность движения, касаются своими вершинами пластины. Способ и устройство позволяет повысить эффективность облучения. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для ультрафиолетового облучения биологических жидкостей (кровь, ликвор, лимфа).

Известен способ облучения крови, когда одновременно с облучением проводятся встречные прогрев и охлаждение крови, которые приводят к перемешиванию [1].

Недостатком этого способа является негативное влияние прогрева на кровь.

Из известных наиболее близким по сущности является способ ультрафиолетового облучения крови в плоской, прозрачной для ультрафиолетовых лучей, кювете [2].

Недостатком способа является неравномерное облучение всего потока крови, поскольку поглощение ультрафиолетового излучения происходит лишь в слое крови, не превышающем нескольких десятых мм, в то время как конструктивная высота сечения канала кюветы не может быть меньше 1 мм из-за сильного падения давления крови в канале, вызванного ее существенной вязкостью и влиянием процессов свертываемости крови. Этот фактор, кроме того, ограничивает и мощность облучения тонкого слоя крови, поглощающего излучение, делая облучение неэффективным.

Известно устройство [2], с помощью которого выполнено ультрафиолетовое облучение биологической жидкости в прозрачной для ультрафиолетовых лучей кювете. Оно содержит источник излучения, плоскую кювету со входным и выходным штуцерами, расположенную перед источником ультрафиолетового излучения, инъекционную иглу, два шланга, перистальтический насос с регулируемой скоростью прокачки, подключенный к шлангу, соединенному одним концом с инъекционной иглой, а вторым - со входным штуцером кюветы, и емкость, соединенную со шлангом, своим вторым концом подключенным к выходному штуцеру кюветы.

Недостаток устройства заключается в том, что оно не позволяет организовать подачу биологической жидкости в облучаемую кювету несколькими потоками различных скоростей и направлений, а также не позволяет подвергнуть транспортируемый по кювете поток биологической жидкости воздействию статических источников местного сопротивления.

Изобретение направлено на повышение способа эффективности облучения, расширение функциональных возможностей устройства и уменьшение времени санитарной обработки.

Это достигается тем, что в способе ультрафиолетового облучения биологическую жидкость подают в зону облучения несколькими потоками различной скорости и направления, а в зоне облучения по всему пути движения подвергают воздействию статических источников местного сопротивления, расположенных друг относительно друга на расстоянии меньшем длины участка l, величина которого является критерием установления вихревого потока и определяется выражением где R_г,- гидравлический радиус канала, V - средняя скорость движения жидкости по сечению канала, ν_ж - кинематический коэффициент вязкости жидкости.

Это достигается также и тем, что в устройстве для ультрафиолетового облучения биологических жидкостей на внутренней поверхности корпуса кюветы выполнены пороги, перегородки и точечные выступы, причем, пороги расположены под острыми углами к продольной оси кюветы не более 45^o, высоты которых лежат в пределах не более половины высоты проточной части кюветы, а перегородки, разделяющие входной поток жидкости вблизи входного штуцера, и точечные выступы, устанавливающие турбулентность движения, касаются своими вершинами пластины. Причем, увеличение угла установки порогов влечет к уменьшению перемешивания жидкости.

Сущность изобретения пояснена на фиг. 1, где схематически представлено устройство, реализующее предлагаемый способ ультрафиолетового облучения биологической жидкости. Устройство содержит источник ультрафиолетового излучения 1, плоскую кювету 2, расположенную перед источником излучения 1, инъекционную иглу 3, два шланга 4 и 5, перистальтический насос 6 с регулируемой скоростью прокачки, подключенный к шлангу 4, соединенному одним концом с инъекционной иглой 3, а вторым концом - со входным штуцером 7 кюветы 2, емкость 8, соединенную со шлангом 5, своим вторым концом подключенным к выходному штуцеру 9 кюветы 2, которая состоит из прозрачной для ультрафиолетовых лучей пластины 10 и корпуса 11, на внутренней поверхности которого имеются расположенные под разными острыми углами не более 45^o к продольной оси кюветы пороги 12, упирающиеся в пластину 10 точечные выступы 13 и разделяющие входной поток жидкости перегородки 14, также упирающиеся в пластину 10 и расположенные вблизи входного штуцера 7.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. После заполнения проводящей системы физиологическим раствором включают источник ультрафиолетового излучения 1, облучающего через пластину 10 кювету 2. Затем включают перистальтический насос 6 и при помощи инъекционной иглы 3 биологическая жидкость принудительно забирается и через трубопровод 4 подается в кювету 2 через входной штуцер 7. При помощи системы перегородок 14 входной поток биологической жидкости разделяется на несколько струй. Скорость выходных потоков и направление этих струй определяется взаиморасположением и количеством перегородок. После прохождения перегородок эти струи перемешиваются, а полученный вихревой поток, встречая на своем пути местные сопротивления в виде плохообтекаемых точечных выступов 13 и изливаясь с вихрями через ряд порогов 12, не успевает стабилизироваться и по всей длине кюветы эффективно перемешивается, что обеспечивает равномерное и эффективное облучение биологической жидкости в кювете 2. Облученная биологическая жидкость через выходной штуцер 9 кюветы 2 и трубопровод 5 попадает в емкость 8.

Расстояние между каждым препятствием источником местного сопротивления (расширение, выступ, порог, сужение) выбирается меньше длины участка l, на котором созданный вихревой поток мог бы выровняться и стать безвихревым. С учетом принятых режимов облучения [2] подача насоса определяется величиной порядка 10-25 мл/мин и для такого потока биологической жидкости l = 0,04·4R_г·R_е≈10 мм [3] , где R_г - гидравлический радиус кюветы; критическое число Рейнольдса для данной кюветы меньше 100; V - средняя скорость движения биологической жидкости по сечению кюветы; ν_кр - - кинематический коэффициент биологической жидкости (крови).

Потери напора (давления) насоса при данном режиме движения обусловлены действием сил трения, пропорциональных вязкости и первой степени средней скорости потока крови в сечениях кюветы, а также отрывом потока с вихреобразованиями за каждым местным сопротивлением и пропорциональны квадрату средней скорости [4]. По данным проведенного эксперимента в данной кювете потери напора на преодоление всех суммарных сопротивлений, близко расположенных друг от друга по движению крови от входной оливы к выходной, увеличиваются более чем 8 раз при диапазоне подачи насоса от 15 до 80 мл/мин по сравнению с потерями напора при движении через кювету без местных сопротивлений, так как перемещение крови через кювету сопровождается интенсивным объемным перемешиванием, обеспечивая вихревой поток всех слоев крови. Количество различных порогов, местных выступов выбрано для создания указанных потерь напора с обеспечением интенсивного объемного перемешивания крови по кювете.

Формула изобретения

1. Способ ультрафиолетового облучения биологических жидкостей, включающий воздействие на скорость кровотока, в прозрачной для ультрафиолетовых лучей кювете, отличающийся тем, что биологическую жидкость подают в зону облучения несколькими потоками различной скорости и направления, а в зоне облучения по всему пути движения подвергают воздействию статических источников местного сопротивления, расположенных относительно друг друга на расстоянии меньшем длины участка l, величина которого является критерием установления вихревого потока и определяется выражением где R_г - гидравлический радиус канала; V - средняя скорость движения жидкости по сечению канала; ν_ж - кинематический коэффициент вязкости жидкости.

2. Устройство для ультрафиолетового облучения биологических жидкостей, содержащее источник ультрафиолетового излучения, плоскую кювету с корпусом, снабженным входным и выходным штуцерами, расположенную перед источником ультрафиолетового излучения, прозрачную для ультрафиолетовых лучей пластину, инъекционную иглу, два трубопровода, перистальтический насос с регулируемой скоростью прокачки, подключенный к трубопроводу, соединенному одним концом с инъекционной иглой, а вторым - с входным штуцером кюветы, отличающееся тем, что на внутренней поверхности корпуса кюветы выполнены пороги, перегородки и точечные выступы, причем, пороги расположены под острыми углами к продольной оси кюветы не более 45^o, высоты которых лежат в пределах не более половины высоты проточной части кюветы, а перегородки, разделяющие входной поток жидкости вблизи входного штуцера, и точечные выступы, устанавливающие турбулентность движения, касаются своими вершинами пластины.

РИСУНКИ

Рисунок 1