Внешний вид мобильной установки термостатирования (1 – компрессор с системой фильтрации и осушения воздуха; 2 – вихревая трубка; 3 –термоконтейнер)

Молодой ученый ВятГУ Михаил Туев – автор серии разработок технических устройств медицинского назначения

22.04.2020 15:32:00 428 0

Запатентованные полезные модели и изобретения основаны на применении вихревого эффекта Ранка-Хилша и могут быть внедрены в различные области медицины.

Аспирант факультета компьютерных и физико-математических наук ВятГУ Михаил Туев вместе с научным руководителем Сергеем Ворончихиным, зав. кафедрой физики и методики обучения физике, разработал и запатентовал серию технических устройств  медицинского назначения. Все разработки основаны на так называемом вихревом эффекте, или эффекте Ранка-Хилша, который заключается в разделении рабочего тела, чаще всего сжатого газа, на две фракции при закручивании в цилиндрической или конической камере. При этом периферия рабочего тела образует закрученный поток с большой температурой (порядка плюс 500С), а в центре – охлажденный поток (температура порядка минус 400С), закрученный в противоположную сторону.

Эффект был открыт французским инженером Ранком в конце 20-х годов прошлого века, а на исходе 40-х гг. устройство вихревого энергоразделения было значительно улучшено немецким инженером Хилшем. Впоследствии вихревым эффектом заинтересовались исследователи по всему миру. Сейчас разработано большое количество разновидностей вихревых труб для различных потребителей, в основе которых применяется вихревое энергоразделение рабочей среды, чаще всего, сжатого воздуха.

Разработки исследователей Вятского государственного университета относятся, прежде всего, к медицинской сфере. Применение вихревой трубки в указанной сфере до недавнего времени ограничивалось охлаждением конечности перед вводом лекарственных средств при полиомиелите и созданием криогенных установок для хранения биологических объектов.

Михаил Туев и Сергей Ворончихин расширили возможности применения вихревого эффекта, предложив ряд актуальных моделей медицинской техники. Одна из них – мобильная установка термостатирования.

Устройство работает следующим образом: в предварительно охлажденный термоконтейнер, внутри которого находятся испаритель и термогранулы, помещается биопрепарат. Затем на вход испарителя прикрепляется выход холодного потока вихревой трубки Ранка-Хилша. На вход вихревой трубки Ранка-Хилша подается воздух из компрессора при помощи пневмошланга. Затем холодный поток из вихревой трубки попадает в испаритель, проходит по его контуру, тем самым обеспечивая требуемое охлаждение термогранул, - рассказал Михаил Туев.

Предложенная модель может использоваться для хранения и транспортировки биопрепаратов. Для этих же целей создано и другое устройство – портативная термостатическая установка, обеспечивающая возможность регулирования и поддержания необходимого температурного режима внутри термоконтейнера с точностью до десятых долей градуса Цельсия в широком диапазоне температур.

Установка для локальной криотерапии также относится к медицинской технике. Это оборудование может применяться в криохирургии и косметологии. Михаил Туев прокомментировал:

При работе трубки исходный воздушный поток разделяется на два - холодный и горячий. Горячий поток отводится в атмосферу через специальный глушитель. Холодный поток используется для проведения сеанса криотерапии. Для повышения эффективности распределения холодного потока могут быть использованы специальные глушители и насадки.

Техническим результатом модели является повышение надежности и отказоустойчивости при практически мгновенном обеспечении широкого диапазона рабочих температур от минус 400С до плюс 20С.

Вихревой инсуффлятор предназначен для поддержания внутриполостного (абдоминального) давления с целью облегчения визуализации состояния внутренней поверхности и содержимого полости при проведении лапароскопичеких операций и других медицинских процедур.

В данном случае вихревая трубка используется в качестве вакуумного насоса с возможностью подогрева исходящего газа. Горячий конец вихревой трубки через контрольный манометр и бактериальный фильтр соединен с оперируемой полостью полимерной трубкой, что обеспечивает возможность нагнетания внутрь полости необходимого давления при помощи используемого газа, при этом газ подогревается. Холодный конец вихревой трубки, используемый в данном случае для отсасывания избыточного давления и, возможно, посторонних биологических включений, также может быть соединен с оперируемой полостью полимерной трубкой через контрольный манометр и бактериальный фильтр с выходом в приемную емкость, - пояснил Михаил Туев.

Среди разработок ученых ВятГУ – хирургический аспиратор, предназначенный для отсасывания крови, гноя и различных жидкостей, частиц тканей и газов из операционных ран и других полостей во время и после операций.

Следует назвать и еще одно изобретение – вихревой термостат МРТ, относящийся к области теплотехники и рекомендованный для использования в теплообменном оборудовании, в частности в термостатах. Модель относится к устройствам, позволяющим поддерживать заданную температуру теплоносителя. Она может применяться в различных областях медицинской техники, в частности для термостатирования теплоносителя МРТ.

Вихревая трубка обладает высокой надежностью (нет вращающихся деталей, различного рода приводов, хладагентов), ценовой привлекательностью (например, почти в 20 раз дешевле ближайших традиционных холодильных компрессионных аппаратов для локальной криотерапии), неограниченной продолжительностью рабочего цикла и отсутствием необходимости в систематическом квалифицированном обслуживании, - подытожил Михаил Туев, сделав акцент на несомненных плюсах устройств, созданных  на основе эффекта Ранка-Хилша. При этом автор разработок упомянул и о «ложке дегтя». Ею, считает исследователь, является относительно невысокий КПД.
VK FB TW
оставить комментарий
Спасибо за комментарий! Он будет опубликован после модерации
Текст сообщения
Перетащите файлы
Ничего не найдено
 

Также читайте