Устройство для электролиза крови

Изобретение относится к медицине и направлено на расширение функциональных возможностей устройства за счет избирательного синтеза водорода либо гипохлорита в токе крови. Технический результат заключается в возможности изменения полярности вспомогательных электродов. Устройство для электролиза крови состоит из электрода в виде проволоки для введения в полость кровеносного сосуда вдоль его оси и вспомогательных электродов, которые соединены с источником постоянного электрического тока. Один из вспомогательных электродов расположен на кожном покрове, а второй погружен в сосуд с раствором электролита, причем сосуд имеет в донной части пористую мембрану, обеспечивающую электрический контакт между кожным покровом и раствором электролита. 1 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к области детоксикации организма, а также к области восстановления неравновесных радикалов в организме.

Известен способ насыщения крови водородом при внутреннем потреблении воды, насыщенной водородом, выделяющимся при коррозии металлического магния в воде, с целью восстановления неравновесных радикалов в организме, накапливающихся в организме при химиотерапевтическом лечении в онкологии [О здоровье, водороде и воде. (Новые технологии) NewKaPo.Ru http://fejavod.jimdo.com/]. Однако этот метод трудноуправляем и трудно обеспечить заранее заданную концентрацию газа в крови (Япония).

Известен синтез водорода путем электролиза воды с использованием инертных электродов [Н.П. Федотьев. Прикладная электрохимия. Л., Химия, 1967, стр. 346]. Этот способ наиболее близок к предлагаемому изобретению. Способ осуществляется проведением электрохимического окисления воды в электрохимической ячейке на плоскопараллельных платиновых электродах. Однако этот способ трудно осуществить в кровеносном сосуде.

Известно устройство детоксикации организма по патенту РФ №2229300, опубл. 27.05.2004, по которому проводят электролиз крови на поверхности платинового электрода, включенного по биполярной схеме и введенного в кровеносный сосуд вдоль его оси. При этом постоянный ток пропускают через систему с помощью двух дополнительных электродов, наложенных на поверхность кожи пациента у концов платинового проволочного электрода. Однако с помощью указанного устройства проводится только синтез в крови гипохлорита натрия как дезинфектанта.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет избирательного синтеза либо только водорода, либо только гипохлорита в токе крови.

Технический результат заключается в возможности раздельного получения в крови либо только водорода, либо только гипохлорита.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для электролиза крови, состоящем из электрода в виде проволоки для введения в полость кровеносного сосуда вдоль его оси и вспомогательных электродов, соединенных с источником постоянного электрического тока, согласно изобретению платиновая проволока одной частью вводится в кровеносный сосуд, а оставшейся частью вводится внутрь вспомогательного сосуда, при этом один из вспомогательных электродов расположен на кожном покрове, а второй погружен в этот сосуд с раствором электролита, причем сосуд имеет в донной части пористую мембрану, обеспечивающую электрический контакт между кожным покровом и раствором электролита в сосуде.

Конструкция устройства в схематичном виде изображена на фиг.1.

Устройство состоит из проволочного электрода 1, одна часть которого погружена в кровеносный сосуд 2, а вторая часть погружена в накладной сосуд 3 с раствором электролита 4. В донной части сосуда 3 смонтирована пористая диафрагма 5, проницаемая для раствора 4. В раствор 4 погружен дополнительный электрод 6, а второй дополнительный электрод 7 наложен на поверхность кожного покрова 8 вблизи конца проволочного электрода 1, погруженного в кровь. Электроды 6 и 7 через контакты 9 соединены источником постоянного тока (не показан), а сосуд 3 установлен на кожный покров 8 со стороны, противоположной месту наложения электрода 7, с возможностью электрического контакта раствора 4 с кожным покровом через пористую диафрагму 5.

Устройство работает следующим образом.

Проволочный электрод 1 вводится одной частью в кровеносный сосуд 2 вдоль его оси. Вторая часть проволочного электрода, оставшаяся снаружи, вводится через пористое дно 5 в накладной сосуд 3 и располагается параллельно его донной части. Внутри накладного сосуда 3 находится раствор электролита 4, в раствор 4 погружен дополнительный электрод 6. Второй дополнительный электрод 7 наложен на кожный покров 8. Дополнительные электроды 6 и 7 присоединены при помощи контактов 9 к источнику постоянного электрического тока. В этой цепи кожный покров 8 совместно с пористым дном 5 выступают в роли пористой диафрагмы, разделяющей электродные пространства, образованные двумя половинами проволочного электрода 1. Таким образом, пористое дно 5 обеспечивает электрический контакт между раствором 4, кожным покровом 8 и соответственно с внутренними тканями организма.

При протекании электрического тока между электродами 6 и 7 по тканям организма происходит поляризация лежащего на пути линий тока проволочного электрода 1 таким образом, что часть проволочного электрода 1, погруженного в кровь в кровеносном сосуде 2, поляризуется до потенциала, знак которого противоположен знаку электродного потенциала электрода 7. Вторая часть проволочного электрода 1, находящаяся над поверхностью кожного покрова 8 и погруженная в раствор электролита 4 внутри накладного сосуда 3, поляризуется до потенциала, знак которого противоположен знаку электродного потенциала электрода 6.

Таким образом, проволочный электрод 1 поляризуется по биполярной схеме так, что один его конец поляризован катодно, а в второй конец - анодно. При этом на поверхности одной части проволочного электрода 1 протекают процессы окисления, а на второй его части - процессы восстановления. В зависимости от полярности электрода 7 на конце проволочного электрода 1, погруженного в кровь в кровеносном сосуде 2, будет протекать либо процесс окисления иона хлора, входящего в состав плазмы крови, с образованием гипохлорит-иона. Либо будет протекать процесс восстановления молекулы воды с образованием элементарного водорода.

Соответственно противоположные электродные процессы будут протекать в накладном сосуде 3 на поверхности той части электрода 1, которая погружена в раствор 4. Следовательно, условия работы электрода 1 моделируют условия работы биполярного электрода, разделенного двойной диафрагмой 5 и 8, исключающей проникновение продуктов электролиза из одного электродного пространства в другое. Такая схема электролиза позволяет синтезировать в токе крови либо только гипохлорит-ион, когда необходима только детоксикация организма, либо только элементарный водород, когда необходимо восстановление в организме неравновесных радикалов.

Пример 1

Проводили сравнительные испытания терапевтического эффекта прямого электрохимического окисления крови в случае стафилококковой инфекции у двух кроликов. Кроликам подкожно, с наружной стороны левой ушной раковины, вводили 2 млрд. суточную взвесь культуры β-гемолитического плазмокоагулирующего S. aureus в дозе 0,3 мл с целью получения локального гнойного воспаления. На вторые сутки у кроликов развилось воспаление.

На 3 и 4 день после введения микробной суспензии один раз в сутки в краевую вену уха опытного кролика вводили платиновую проволоку диаметром 0,2 мм на глубину 15 мм. Выше и ниже краевых участков проволоки, погруженной в кровь, вдоль вены, на поверхность уха в указанные дни накладывали электроды и пропускали постоянный ток силой 2 миллиампера в течение 15 минут.

Другой кролик - контрольный и не подвергался вышеописанным манипуляциям. Наблюдение за животными проводили в течение 3 недель. Опытных кроликов в период наблюдения биопрепаратами не лечили.

У опытного и контрольного кроликов процесс воспаления шел по эксудативно-профилеративному типу с образованием у опытного кролика через 14 дней и у контрольного через 18 дней инкапсулированных очагов.

Таким образом, воздействие на ткани очага воспаления гипохлоритом, синтезированным в токе крови из хлоридов плазмы, под действием электрического тока способствовало более быстрому восстановлению тканей с прекращением воспалительного процесса в коже и подкожной клетчатке.

Пример 2

Испытывали терапевтическую эффективность синтезированного в кровяном русле гипохлорита при лечении катальной бронхопневмонии у телят. Были отобраны 4 теленка 3-месячного возраста с катаральной бронхопневмонией, из которых два были контрольными, а два - опытными.

Контрольным телятам внутримышечно вводили стрептомицина сульфат два раза в день в дозе 3 мг/кг.

Опытным телятам в яремную вену вводили платиновую проволоку длиной 100 мм и диаметром 0,2 мм. Выше и ниже краевых участков проволоки, погруженных в кровь, вдоль вены, на кожные участки накладывали два электрода, обернутых в марлю, смоченную физраствором. Через электроды пропускали постоянный электрический ток силой 2 миллиампера в течение 15 минут.

У опытных телят эта манипуляция проводилась трехкратно, с интервалом через сутки. У них после первого и второго воздействия отмечали переход кашля во влажный, смягчение векзикулярного дыхания, снижение температуры тела. Через 1-2 суток после третьего сеанса в группе опытных животных наблюдалось сглаживание симптомов болезни до полного выздоровления. Выздоровление телят контрольной группы отмечали в более поздние сроки. Телята из контрольной группы болели более тяжело, и симптомы болезни исчезали в сроки более продолжительные, чем у животных опытной группы.

Пример 3

Моделировали условия работы протяженного электрода в условиях кровеносного сосуда и накладного электрода. Измеряли распределение электродного потенциала по длине платинового проволочного электрода, размещенного на дне горизонтального канала из оргстекла сечением (4×4) мм и длиной 150 мм, заполненного физиологическим раствором. Проволочный электрод поляризовался по биполярной схеме с помощью двух дополнительных электродов, погруженных в раствор вблизи концов проволочного электрода.

Канал разделен на две равные части с помощью фрагмента свиной кожи, выполняющей роль пористой диафрагмы. Проволочный электрод пропущен сквозь диафрагму. Такое включение имитирует размещение проволочного электрода в двух средах: одна его половина имитирует размещение его в кровеносном сосуде, а вторая имитирует его размещение в выносном (накладном) сосуде, имеющем электрический контакт с тканями и кровеносным сосудом через донную часть сосуда и через кожный покров.

На кривой зависимости потенциал - длина электрода отмечены две ступени: одна при потенциале минус 450 мВ по водородной шкале и вторая при потенциале плюс 1300 мВ. При этом одна ступенька расположена по одну стороны от диафрагмы, а вторая - по ее другую сторону. Первой из них соответствует начало выделения водорода в нейтральной среде, а второй - начало выделения хлора.

Видно, что при разделении электродных пространств процессы выделения хлора и водорода разделены между собой пространственно диафрагмой и протекают в гидродинамически разделенных частях раствора, соединенных электрически.

Устройство для электролиза крови, состоящее из электрода в виде проволоки для введения в полость кровеносного сосуда вдоль его оси и вспомогательных электродов, соединенных с источником постоянного электрического тока, отличающееся тем, что платиновая проволока одной частью вводится в кровеносный сосуд, а оставшейся частью вводится внутрь вспомогательного сосуда, при этом один из вспомогательных электродов расположен на кожном покрове, а второй погружен в этот сосуд с раствором электролита, причем сосуд имеет в донной части пористую мембрану, обеспечивающую электрический контакт между кожным покровом и раствором электролита в сосуде.