устройство для ультрафиолетового облучения жидкости

Формула изобретения

Устройство для ультрафиолетового облучения жидкости, содержащее перистальтический насос с регулируемой величиной расхода, соединительные шланги, модуль облучателя, содержащий кювету в виде двух коаксиальных цилиндров, установленных с зазором для протекания крови, цилиндрический источник ультрафиолетового излучения, расположенный внутри кюветы соосно с ее цилиндрами, цилиндры кюветы выполнены из кварцевого стекла, зазор между цилиндрами кюветы сверху и снизу закрыт кольцевыми пробками с отверстиями, штуцера для входа и выхода крови, причем верхняя кольцевая пробка выполнена фигурной, на ее внешней стороне, прилегающей к наружному цилиндру кюветы, выполнена кольцевая выемка, соединенная с входным штуцером, а ниже выемки выполнены вертикальные проточки для протекания крови по всему периметру верхней кольцевой пробки, причем источник ультрафиолетового излучения снабжен цилиндрическим экраном, установленным с возможностью продольного перемещения, штуцера соединены с соединительными шлангами, отличающееся тем, что в зазоре между источником ультрафиолетового излучения и внутренней поверхностью внутреннего цилиндра закреплен датчик контроля температуры, подключенный для регулирования температуры внутри модуля облучателя к кондиционеру, связанному с переключателем и выполненному с возможностью нагнетания в зазор ионизированного кислорода, на внешней поверхности внешнего цилиндра установлен оптоэлектронный датчик контроля степени загрязненности, на верхней части модуля облучателя установлен уровень, при этом источник тока с преобразователем соединен с переключателем и выполнен с возможностью работы в автономном режиме.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для облучения жидкостей, в частности крови, например, ультрафиолетовыми лучами.

Известно устройство для обработки крови [1], включающее перистальтический насос, соединительные шланги и модуль облучателя, содержащий кювету в виде вставленных один в другой с малым зазором и сваренных по торцам коаксиальных кварцевых цилиндров с двумя сливами у торцов кюветы для входа и выхода крови и цилиндрический источник ультрафиолетового излучения (УФИ), расположенный внутри кюветы соосно цилиндрам.

Недостатком этого устройства является неравномерный характер облучения крови из-за эффекта прилипания частиц крови к поверхности внутреннего кварцевого цилиндра и последующего их переоблучения ртутной лампой. Кроме того, из-за нагрева кварцевого стекла в результате теплового излучения, так и конвективного переноса от лампы происходит тепловое разрушение прилипших к кварцевому стеклу частиц крови.

Известно также принятое за прототип устройство для ультрафиолетового облучения потока крови [2], содержащее перистальтический насос с регулируемой скоростью прокачки, соединительные шланги, модуль облучателя, кювету в виде двух вставных один в один коаксиальных цилиндров в вертикальной компоновке с зазором для протекания крови, цилиндрический источник ультрафиолетового излучения (УФИ), расположенный во внутренней полости кюветы соосно ее цилиндрам, внутренний цилиндр выполнен из кварцевого стекла, зазор между цилиндрами кюветы сверху и снизу закрыт кольцевыми резиновыми пробками, в обеих пробках выполнены отверстия, в которые вставлены штуцеры соответственно для входа и выхода криви, нижняя кольцевая пробка выполнена с коническим уклоном от внутреннего цилиндра к наружному, верхняя кольцевая пробка выполнена фигурной: на ее внешней стороне, прилегающей к наружному цилиндру, сделана кольцевая выемка с коническим уклоном от внутренней части пробки к внешней, выемка соединена через отверстие с входным штуцером, ниже выемки выполнены вертикальные проточки по всему периметру пробки для протекания крови, источник УФИ снабжен цилиндрическим экраном, охватывающим источник с возможностью продольного перемещения между источником излучения и внутренним кварцевым цилиндром кюветы, на верхний штуцер надет подводящий, а на нижний штуцер - отводящий соединительные шланги.

Недостатком этого устройства является отсутствие системы поддержания оптимальной температуры между УФИ и стенкой кюветы циркуляции жидкости.

Кроме того, в этом устройстве отсутствует обратная связь загрязненности прозрачных стенок кюветы и расхода перистальтического насоса, что снижает качество облучения жидкости.

Также в устройстве-прототипе отсутствует доступ кислорода во время облучения. Известно, что одним из основных эффектов действия УФИ на жидкости, содержащие полиненасыщенные жирные кислоты (в крови это липиды), является перекисное окисление этих веществ, носящее лавинообразный характер. Разветвление радикальных целей и, следовательно, интенсивность реакции зависит от содержания кислорода в среде.

Кроме того, качество обработки в известном устройстве зависит от того, насколько вертикально оно установлено, отклонение от вертикального положения приводит к тому, что жидкость стекает по одной стенке, в результате чего происходит неравномерное облучение ее.

Еще одним недостатком известных устройств является то, что они питаются от источника переменного тока высокого уровня, что ограничивает их применение в автономном режиме.

Технический результат, создаваемый изобретением, состоит в повышении качества облучения жидкости.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в зазоре между источником ультрафиолетового излучения и внутренней поверхностью внутреннего цилиндра закреплен датчик контроля температуры, подключенный для регулирования температуры внутри модуля облучателя, к кондиционеру, связанному с переключателем и выполненному с возможностью нагнетания в зазор ионизированного кислорода, на внешней поверхности внешнего цилиндра установлен оптоэлектронный датчик контроля степени загрязненности, на верхней части модуля излучателя установлен уровень, при этом источник тока с преобразователем соединен с переключателем и выполнен с возможностью работы в автономном режиме.

На фиг. 1 представлена конструкция основной части устройства - модуль облучателя; на фиг.2 - схема устройства для ультрафиолетового облучения крови.

Устройство содержит перистальтический насос 21 с регулируемой величиной расхода, на вход которого соединительным шлангом подается жидкость, выход которого соединен шлангом с входом модуля облучателя (а). Насос 21 имеет устройство 22 обратной связи, управляющее расходом жидкости, прокачиваемой насосом, в зависимости от сигнала, поступающего от оптоэлектронного датчика 15, реагирующего на лучи от источника УФИ 8, проходящие через внутренний цилиндр, облучаемую жидкость, наружный цилиндр модуля облучателя, модуль облучателя 23, на внутренней поверхности которого закреплен датчик контроля температуры 14, выход которого соединен с кондиционером 25, который нагнетает теплый или холодный воздух, в зависимости от сигнала датчика контроля температуры, в зазор между УФИ и внутренней поверхностью кюветы, нагнетатель 24 подачи ионизированного кислорода в зазор между внутренним и наружным цилиндром модуля облучателя 23. Все потребители устройства 21, 22, 8, 24, 25 соединены через переключатель 29 с источником переменного тока 26. Для возможности работы в автономном режиме устройство снабжено источником постоянного тока 27, преобразователем 28. Переключателем 29 обеспечивается переключение питания потребителей устройства от источника переменного тока 26 или от источника постоянного тока 27. Модуль облучателя (фиг.1) содержит кювету в виде двух вставленных один в другой коаксиальных цилиндров 1 и 2 в вертикальной компоновке с зазором 5 для протекания крови, цилиндрический источник УФИ 8, расположенный во внутренней полости кюветы соосно ее цилиндрам 1 и 2, выполненных из кварцевого стекла, зазор 5 между цилиндрами кюветы сверху и снизу закрыт кольцевыми пробками 11 и 9, в обеих пробках выполнены отверстия 3, 4, 6, 7, соответственно для входа и выхода крови, а также для входа и выхода ионизированного кислорода, нижняя кольцевая пробка 9 выполнена с коническим уклоном 10, верхняя пробка 11 выполнена фигурной: на ее внешней стороне, прилегающей к наружному цилиндру 1, сделана кольцевая выемка 12 с коническим уклоном 13 от внутренней части пробки к внешней, выемка 12 соединена с входным отверстием крови 3, ниже выемки 12 выполнены мелкие вертикальные проточки по всему периметру кольцевой пробки 11 для протекания крови, источник УФИ 8 снабжен цилиндрическим экраном 17, охватывающим источник 8 с возможностью продольного перемещения между источником излучения 8 и внутренним кварцевым цилиндром 2 кюветы, причем экран 17 сменный, может заменяться на другие, с различной светопроницаемостью, в зависимости от условий процесса, на внутренней поверхности цилиндра 2 закреплен датчик контроля температуры 14 в зазоре между УФИ и цилиндром 2, на внешней поверхности цилиндра 1 закреплен оптоэлектронный датчик 15 контроля степени загрязненности стекол внутреннего и внешнего цилиндров модуля облучателя, на верхней части модуля закреплен уровень 18, позволяющий контролировать правильность вертикальной установки модуля облучателя, снаружи модуль облучателя закрыт защитным кожухом 19, наружная поверхность цилиндра 2 снабжена кольцевыми ребрами 20, препятствующими попаданию крови на поверхность цилиндра 2.

Устройство работает следующим образом. Кровь перистальтическим насосом 21 (а) по шлангу подается на вход модуля облучателя 23. Поступающая кровь заполняет кольцевую выемку в верхней пробке, через систему мелких проточек 16 попадает в зазор между цилиндрами модуля облучателя 5 и по боковой поверхности наружного цилиндра стекает вниз до уровня нижней пробки под действием силы тяжести. Поскольку зазор между цилиндрами выбран равным 10...20 мм, т. е. много больше толщины стекающего слоя крови, имеющей порядок 0,5...1 мм, а также благодаря кольцевым ребрам внутреннего цилиндра кровь не контактирует с внутренним кварцевым цилиндром. Наличие уровня позволяет строго вертикально установить модуль облучателя и исключить стекание крови по одной стороне наружного цилиндра вследствие наклона модуля облучателя. Ультрафиолетовые лучи от источника УФИ 8 облучают постоянно движущуюся поверхность крови.

Для поддержания оптимальной температуры в зазоре между УФИ и внутренним цилиндром модуля облучателя на его внутренней поверхности помещен датчик контроля температуры 14, управляющий кондиционером 25, регулирующим температуру внутри модуля облучателя.

На наружной поверхности внешнего цилиндра помещен оптоэлектронный датчик 15, реагирующий на прохождение УФ лучей от источника УФИ через внутренний цилиндр, кровь, наружный цилиндр. В зависимости от степени загрязнения цилиндров сигнал от датчика 15 посредством устройства управления 22 позволяет оптимизировать расход крови, создаваемый насосом 21, кроме того, датчик 15 сигнализирует о предельной загрязненности модуля облучателя, что свидетельствует о необходимости его обслуживания.

Для повышения эффективности облучения за счет перекисного окисления липидов крови в зазор между цилиндрами кюветы нагнетателем 24 подается ионизированный кислород.

Все потребители устройства питаются от источника переменного тока 26. Для обеспечения автономного режима работы устройства оно снабжено источником постоянного тока 27, преобразователем 28 и переключателем 29, что позволяет использовать устройство при отсутствии электроэнергии в промышленной сети и в полевых условиях.

Источники информации

1. Арутюнов А.С. и др. Опыт клинического применения устройства для проточного ультрафиолетового облучения крови. Медицинская техника, 1988, 1, с. 48-50.

2. Пат. России 2012389, 5 А 61 N 5/06.