Устройство для очистки биологических жидкостей

Авторы патента:

Техническое решение относится к медицинской технике, в частности к устройству для очистки биологических жидкостей от эндо- и экзотоксинов с различными молекулярными массами и предназначено для использования в медицине для удаления токсинов и ксенобиотиков из организма.

Предлагаемое устройство для очистки биологической жидкости включает камеру осаждения, которая представляет собой по меньшей мере две соединенные между собой с возможностью перетекания из одной в другую биологической жидкости емкости, преимущественно цилиндрической или сферической формы с полостями для накопления абсорбированной твердой фазы, причем емкости расположены вертикально друг над другом, а внутренние стенки камеры осаждения выполнены с возможностью гравитационного, магнитного, электростатического или комплексного, включающего все перечисленные виды осаждения.

Камера осаждения представляет собой емкость для сорбции токсинов и ксенобиотиков из биологической жидкости.

Предлагаемое устройство для очистки биологической жидкости включает устройство для сорбции токсинов и ксенобиотиков из биологической жидкости.

В настоящее время известно устройство для детоксикации крови, содержащее магистрали для отбора крови из организма и возврата обработанной крови, емкость для обработки крови с суспензией магнитосорбента, расположенную между магистралями, постоянный магнит для удержания магнитосорбента, причем емкость представляет собой насосную емкость переменного объема, соединенную магистралью с впускным клапаном с емкостью для суспензии магнитосорбента, и магистралью с впускным клапаном с сепаратором суспензии магнитосорбента, размещенным в постоянном неоднородном магнитном поле, при этом сепаратор выполнен в виде двойной спиральной трубки с перфорированной внутренней трубкой и замкнутым пространством между внутренней и внешней трубками, заполненным рыхлым металлическим наполнителем (SU 1836105, 23.08.1993).

Недостатком вышеуказанной системы является большой объем выводимой крови из организма, неселективное выведение токсинов и ограниченный размер молекул токсинов и ксенобиотиков. Еще одним важным недостатком является разрушение форменных элементов крови.

Биологическая жидкость представляет собой кровь или другую биологическую жидкость, забираемую из вены или артерии, спинномозгового канала, большого грудного лимфатического протока.

В настоящее время используется очистка биожидкостей с помощью наночастиц-нано - и микрометровых размеров, обладающих магнитным моментом. Сорбция токсинов осуществляется с помощью оболочек, нанесенных на эти композитные или однородные магниточуствительные материалы (магнитоуправляемые композиты - МУК). Для этого на них наносят различные слои, которые активно и пассивно сорбируют экзо- и эндо токсины с различными молекулярными массами. После контакта с биологической жидкостью прореагировавший МУК и токсин, задерживаются в магнитном сепараторе. Очищенная биожидкость возвращается в организм.

Известно устройство, раскрывающее систему коррекции биологической жидкости. Система коррекции биологической жидкости включает связанные с помощью шлангов с установленными в них клапанами, установленные с возможностью обеспечения прохождения через систему биологической жидкости от входного штуцера к выходному, герметичные: емкость для магнитоуправляемого сорбента, камеры смешения магнитоуправляемого сорбента с биологической жидкостью и осаждения указанного сорбента из этой жидкости и фильтрующее устройство. Камеры смешивания и осаждения и емкость для магнитоуправляемого сорбента выполнены с возможностью изменения своих объемов и снабжены приводом, причем камеры смешивания и осаждения выполнены в виде емкостей, имеющих общие днище и крышку. (Патент RU 2252037, 20.05.2005).

Недостатком указанной системы является то, что в кровоток вводятся микрочастицы с очень маленькими размерами и для их задержки в кровотоке необходимо создавать очень высокий градиент магнитного поля, что косвенно отражается на сорбционных свойствах и явлении десорбции при накоплении магнитоуправляемых композитах в сепараторе и чревато эмболизацией сосудов в случае прохождения биологической жидкости через сепаратор.

Задачей предлагаемого технического решения является создание эффективного устройства для очистки биологических жидкостей от эндо- и экзотоксинов с различными молекулярными массами.

Для решения указанной задачи было предложено устройство, что для очистки биологических жидкостей от токсинов используют устройство, в котором обеспечена возможность гравитационного, магнитного, электростатического или комплексного осаждения сорбента.

Технический результат заключается в достижении наиболее эффективной очистки биологической жидкости от эндо и экзо-токсинов с различной молекулярной массой за счет использования специальных сорбентов различной природы и обеспечения возможности гравитационного, магнитного, электростатического осаждения сорбента. Также технический результат заключается в возможности использовать любой приемлемого композитный сорбент при сохранении условия поддержания повышенной эффективности очистки биологической жидкости и не усложнять процесс очистки за счет поиска вида сорбента.

Таким образом в дополнение к заявленному техническому результату можно говорить о возможности использования любого приемлемого композитного сорбента при сохранения условия поддержания повышенной эффективности очистки биологической жидкости и при этом не усложнять процесс очистки за счет поиска вида сорбента.

Заявленное техническое решение представляет собой устройство для очистки биологических жидкостей, включающее связанные с помощью протоков с размещенными в них клапанами, установленными с возможностью обеспечения прохождения через систему биологической жидкости от входного штуцера к выходному, емкость для сорбента, камеру смешения сорбента с биологической жидкостью, насос, камеру осаждения, причем камера осаждения представляет собой по меньшей мере две соединенные с возможностью перетекания из одной в другую биологической жидкости емкости, преимущественно цилиндрической или сферической или плоской формы с полостями для накопления абсорбированной твердой фазы, причем емкости расположены вертикально друг над другом, а внутренние стенки камеры осаждения выполнены с возможностью гравитационного или магнитного или электростатического или комплексного, включающего все перечисленные виды осаждения.

Причем при условии гравитационного осаждения, камера осаждения для очистки биологической жидкости может быть выполнена по меньшей мере вращающейся. При таком исполнении под действием гравитации осаждаются тяжелые частицы сорбента, прореагировавшие с токсинами.

Заявленное устройство предназначено для очистки биологических жидкостей с помощью сорбентов для сорбции ксенобиотиков и эндотоксинов с различной молекулярной массой.

Причем указанный сорбент выбирают по меньшей мере из магниточувствительного композитного материала для сорбции токсинов, представляющего собой по меньшей мере сплав железа и кремния, никеля и титана, или чистого вещества, выбранного из углерода, железа, алюминия, золота, серебра, оксидов циркония, оксидов титана, оксидов церия, оксидов алюминия или полиамидной смолы или по меньшей мере из полисахарида или белков или полимеров.

В заявленном устройстве стенки емкости для осаждения также являются сорбентами для токсинов и выполнены из композитных материалов, представляющие различные материалы с частицами различных размеров и форм. Указанное устройство содержит камеру осаждения с наэлектризованными стенками, магнитными наполнителями, имеющие сверхслабое или слабое магнитное поле, магнитные наночастицы, утяжеленные и наэлектризованные сорбенты.

Следует отметить, что осаждение проводят с помощью камеры с наэлектризованными стенками, с магнитными наполнителями, имеющими сверхслабое или слабое магнитное поле магнитных наночастиц, утяжеленных и наэлектризованных сорбентов.

Сорбент может быть как чувствительным к магнитным полям, так и немагниточувствительным, может представлять собой частицы, задерживаемые электрическим (статическим электричеством) полем. Емкость для улавливания сорбента (ловушка) может быть как с наполнителем, так и без наполнителя. Для фиксации сорбента в устройстве используется гравитационное поле Земли, электростатическое поле и слабые магнитные поля порядка 0,01-10 мТл. Причем электростатическое поле создается непосредственно стенками заявленного устройства, а магнитное поле могут создавать магнитный наполнитель внутри устройства, так и его стенки. Магнитный наполнитель может быть выполнен в виде свободно перемещающихся спиральных нитей или пластин, покрытых биоинертным материалом.

Для решения проблем с магнитным полем, так или иначе влияющего на биологические жидкости, произведено изменение конструкции экстракорпоральной системы, самой ловушки, а также и самого сорбирующего композита.

Сорбирующие композиты, используемые в заявленном устройстве представлены тремя видами:

Первый - это сорбирующие композиты, обладающие магнитным моментом, второй -электростатикой, третий- инертные композиты или простые вещества, обладающие достаточным весом, позволяющим им не вымываться из системы коммутации. Известно, что некоторые вещества в наноразмерном состоянии приобретают ферромагнитные свойства. Обычно в толще материала электроны движутся таким образом, чтобы свести к минимуму влияние внешнего электрического поля, то есть, создавая противонаправленное внутреннее электрическое поле. Но есть и исключения. В некоторых металлах - например, в серебре - изменчивое электрическое поле индуцирует поле, направленное в том же направлении.

Найден материал, который оказывает противодействие не только электрическим, но и магнитным полям, и у этого материала имеется выраженный отрицательный коэффициент отражения. Этот же или подобный ему механизм вызывает у заведомо немагнитных веществ магнитные свойства. Немагнитные материалы, к примеру, наночастицы оксидов и нитридов металлов могут проявлять ферромагнитные свойства при комнатной температуре, даже если для объемного материала такое поведение нехарактерно. Это явление связано с поверхностными эффектами. Доказано, что даже сверхпроводники в наноразмерном состоянии могут стать ферромагнетиком, хотя обычно ферромагнетизм и сверхпроводимость несовместимы. Именно этот эффект был взят на вооружение для решения поставленных задач. Самой развитой площадью и сорбционной поверхностью обладают материалы с такими свойствами. Эти же материалы обладают и поверхностными эффектами, управляющими свободной энергией. Поэтому прилагая небольшую электрическую и магнитную энергию, возможно сорбировать большое количество токсинов с различной молекулярной массой. Ранее ферромагнитные свойства при комнатных температурах были обнаружены у наночастиц оксидов церия и алюминия. Магнитный момент у этих немагнитных оксидов появляется благодаря кислородным вакансиям на поверхности частиц. Установлено, что малые частицы проявляют ферромагнитные свойства при комнатной температуре. Также было обнаружено, что и наночастицы сверхпроводника YBCO (Т_с=91 К) могут быть ферромагнитными. Причем объемный материал, полученный при спекании этих наночастиц, такими свойствами не обладает. Поверхностный ферромагнетизм был обнаружен также у нитридов ниобия (Т_с =6-12 К) и молибдена (Т_с=6 К). В последнее время ферромагнитные свойства часто обнаруживают у нетипичных соединений, например, у углерода и оксида цинка. (Журнал Solid State Communications, 23 января 2007)

Наночастицы, в силу своих геометрических и физических свойств обладают полярностью и несут статическое электричество. Это свойство наряду с ферромагнитными свойствами позволяет применять наночастицы для модификации и очистки биологических жидкостей.

Магнитоуправляемые композиты, применяемые в предлагаемом устройстве, представляют собой:

- бакиболы и гидрофобные частицы из немагнитного сорбента флотируют и поэтому они находятся на поверхности биологической жидкости в камере осаждения;

- немагнитные частицы, с приобретенными ферромагнитными свойствами;

- композиты, способные нести статическое электричество, или прилипать к наэлектризованной поверхности. Частицы, заряженные положительно или отрицательно не слипаются между собой. Это является положительным моментом, в плане стабилизации суспензии частиц в растворе;

- наночастицы, фиксирующиеся в камере осаждения только с помощью гравитации. Они значительно больше магниточувствительных композитов, применяемых в наносепарации, по размеру и весу;

- наносепаратор-картридж или поглощающая поверхность стенок камеры осаждения.

Все возможные сорбенты, представляющие композитные материалы, используемые в заявленном устройстве получили название кластеры для сорбции токсинов (КСТ). Их размеры колеблются от 0,1 мкм до 2-х мм. и более. Форма КСТ может быть каплевидной, в виде нитей, сферической, монетообразной, ромбовидной, спиралевидной, булавовидной, сетчатой, иглоподобной и т.д. Структура КСТ заключается в том, что они представляют собой композиты из металлов и любых веществ, способных намагничиваться, электризоваться или не обладать такими свойствами. Утяжелителем в КСТ могут быть как вещества, обладающие магнитным моментом, так и немагнитное вещество, магнитный и немагнитный металл или сплав металлов. В состав сорбирующей оболочки может входить любой органический и неорганический материал или вещество, обладающее сорбционными свойствами. Сорбирующая оболочка может обладать, может и не обладать электростатическими и магнитными свойствами.

Сначала получают наночастицы бета-FeOOH путем гидролиза FeCl₃, далее они покрываются слоем диоксида кремния при гидролизе ТЭОС (тетраэтоксисилан) и отжигаются, вследствие чего формируются частицы гематита с полостью. SiO₂ удаляется при обработке NaOH, и получаются частицы гематита с полостью. Если до удаления оболочки провести отжиг в восстановительной атмосфере, то образуется магнетит. Магнетит нам не нужен, как устаревший материал.

Полость образуется из-за сильной адгезии между частицами оксида железа и внутренней поверхностью оболочки SiO₂. При отжиге бета-FeOOH без оболочки формирующиеся из-за разложения поры быстро охлопываются. Веретенообразные частицы имеют диаметр около 15 нм и длину около 70 им, толщина стенки составляет 5 нм. Они хорошо диспергируются в воде и образуют стабильные коллоидные взвеси. Частицы из Fe3O4 проявляют суперпарамагнитное поведение. Исследования показали, что полые частицы могут использоваться для сорбции любых ксенобиотиков, с разными молекулярными массами.

Для достижения поставленной цели, длина выводящей магистрали до входа в ловушку достигает по меньшей мере 1 м, в экстракорпоральной системе предусмотрен каскад магнитно-гравитационно-электростатических камер осаждения. Для компактизации, выходная магистраль до камеры осаждения свернута в спираль и помещена в чехол (на схеме не указано), заряженный статическим электричеством. Камера осаждения представляет собой емкость, способную задерживать КСК с низкими значениями магнитного поля (от 0, 001 до 10 мТл) и за счет электростатических сил. Емкость камеры осаждения устроена таким образом, что площадь его сечения превышает входную и выходную магистрали в десятки раз. Магистраль после камер осаждения короткая, однако, для отлова проскочивших КСТов и их частиц, предусмотрена ловушка (наэлектризованная) из намагниченной или наэлектризованной сетки с гидрофобными магнитоуправляемыми композитами (МУКами) или сетки из нитчатого КСТа.

Устройство камеры осаждения:

Более направляющими свойствами, обладают системы, состоящие из полос, лежащих на магните. Поэтому камера осаждения изнутри выложена такими полосами. Исходя из вышеперечисленных данных, камера осаждения выполнена следующим образом.

Камера осаждения представляет собой два или более вытянутых цилиндра со сквозными круглыми отверстиями по центру или с боков. Возможны любые иные формы: плоские, сферические и т.д. Отверстия предназначены для эбонитового или иного стержня (см. общую схему Фиг.1), способного при трении наэлектризовываться. Камера осаждения может быть сплошной, без отверстий для стержней, накапливающих электрическое поле. Внутри цилиндра по спирали полосами расположены конденсаторы, выполненные в виде гребня (см. фиг.2, позиция 9) для улучшенного осаждения КСК и полости для накопления КСТ. В этих полостях свободно расположены плавающие магнитные проводники. В процессе накопления сорбента (КСТ), они способны смещаться в сторону наименьшего сопротивления, освобождая место для протока жидкости внутри камеры и накапливая КСТ. Емкость для накопления КСТ выполнена с гладкой внешней поверхностью и с перегородками внутри, обеспечивающими более эффективное задерживание КСТ. Одновременно проводники сами на себе осаждают КСТ и токсины. Внутренние стенки камеры реагирования могут быть ребристые, с иглоподобными выступами или шероховатыми поверхностями для наибольшей задержки КСТ в потоке.

Камеры осаждения устанавливаются вертикально на стойке. Их количество определяется задачей, видом и скоростью протока биологической жидкости, а так же видом сорбента (КСТ), применяемого в процессе.

Устройство камеры смешивания суспензии КСТ с физраствором и биологической жидкостью:

Ввиду того, что сорбент КСК представляет собой взвесь тяжелых и больших частиц консистенция суспензии должна быть сметанообразной. В таком случае не может быть быстрого осаждения и расслоения суспензии. В случае применения КСК, сорбирующих только на основе статического электричества, суспензия может быть жидкой, как вода. Одноразовая камера вставляется в цилиндр - «чехол», способный наэлектризовываться. Одноразовая камера с суспензией представляет собой цилиндр с входным и выходным отверстиями или одноразовый пластиковый мешок. Роль резервуара для суспензии КСТ может выполнять одноразовый шприц. Давление на поршень принудительное через специальный механизм. Подача суспензии КСТ в камеру смешивания может осуществляться и пассивным засасыванием, за счет отрицательного давления, возникающего при работе насоса. До камеры реагирования суспензия КСТ смешивается с физиологическим раствором. Суспензия КСТ может подаваться под небольшим давлением в камеру смешивания с физиологическим раствором, после чего смесь КСТ и физраствора подается в камеру реагирования с биологической жидкостью, напрямую в кровоток, или непосредственно в камеру осаждения. Перед заполнением камеры необходимо потереть наружную камеру суконкой или иным материалом для насыщения ее статическим электрическим зарядом. После этого вставить одноразовую камеру в наэлектризованный «чехол». Для эффективной задержки КСТ в камере осаждения, поток биологический в системе коммутации должен прерываться, т.е. поток движется с перерывами, это достигается только при использовании насоса с сильфонным принципом работы. Это необходимо для того, чтобы за короткий промежуток времени у КСТ была возможность прикрепиться к наполнителю или стенкам системы коммутации за счет электрических и магнитных сил.

Согласно заявленному техническому решению сорбент, а именно КСТ за счет сильной наэлектризованное может сорбировать молекулы с противоположным знаком. Поэтому в зависимости от сорбируемого вещества необходимо переполяризовывать либо камеру осаждения, либо КСТ. Для этого можно использовать ультразвук, генератор электромагнитных полей (солелоид), трение или просто постоянный магнит. Утяжеленный или заряженный сорбент КСТ представляет собой частицы любого, биоинертного, магнитного или немагнитного металла или иного вещества, с «нашитыми» на него селективными оболочками. Возможно применение «голого» КСК, представляющего собой сплав металлов железа и кремния, никеля и титана, или чистого вещества, например, углерода, железа, алюминия, золота, серебра, или оксидов циркония, или оксидов титана, или оксидов церия, оксидов алюминия, или полиамидной смолы, или полисахарида или белков или полимеров и т.п.Самым оптимальным из электростатических сорбентов, является КСТ, способный электризоваться, т.е. нести на себе постоянный электрический заряд за счет наведенного статического электричества. Электризация возникает при соприкосновении двух разнородных веществ из-за различия атомных и молекулярных сил на их поверхности. При этом происходит перераспределение электронов с образованием на соприкасающихся поверхностях электрических слоев с противоположными знаками электрических зарядов. Фактически атомы и молекулы одного вещества отрывают электроны от другого вещества. Полученная разность потенциалов соприкасающихся поверхностей зависит от ряда факторов - диэлектрических свойств материалов, значения их взаимного давления при соприкосновении, влажности и температуры поверхностей этих тел, климатических условий. При последующем разделении этих тел каждое из них сохраняет свой электрический заряд, а с увеличением расстояния между ними за счет совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт.

При прохождении через камеру осаждения, имеющий противоположный заряд, низкую, временами нулевую, скорости потока жидкости (что предопределено конструкцией камерой осаждения) происходит задержка КСТ в камере осаждения, а очищенная биологическая жидкость возвращается в организм. Как известно, напряженность электростатического поля в металле равняется нулю. Поскольку в электростатическом поле работа вдоль замкнутого контура равна нулю, можно утверждать, что в электростатическом поле напряжение вдоль замкнутого контура всегда равно нулю. На любой заряд, находящийся в электростатическом поле действует сила. Следовательно, при движении этого заряда в поле совершается работа. Причем, для электростатических полей работа по перемещению заряда из одной точки пространства в другую не зависит от того, по какой траектории происходит перемещение, а определяется лишь его начальным и конечным положениями. Такие поля называются потенциальными, а создающие их силы консервативными. Работа по перемещению заряда по замкнутому контуру в потенциальном поле равняется нулю. Работу считают положительной, если она совершается силами поля и отрицательной, если она совершается против сил поля. В электротехнике отсчет потенциала производится относительно Земли (потенциал Земли принимают равным нулю), в радиотехнике - относительно металлического корпуса аппарата, в теоретической физике - относительно бесконечности. В данном случае - это стенка камеры осаждения.

Следует отметить, что при внесении в электрическое поле диэлектрика напряженность в диэлектрике будет меньше напряженности того же поля в вакууме. В данном случае вместо вакуума среда - это биологическая жидкость. Композитный сорбент КСТ, состоящий из какого либо металла и нашитой на него поверхностью, создают дипольный момент только благодаря разнице материалов и их способностью наэлектризовываться. Следовательно, заряд самого КСТ будет стабильным и это способствует его прилипанию к стенкам камеры осаждения и наполнителю, также обладающего электрическим зарядом. Композитные КСТ при движении вдоль стенок системы коммуникации могут автоматически наэлектризоваться, и постепенно накапливать заряд. Эквидистантные свойства КСТ при этом увеличиваются, что не позволяет им слипаться. При попадании в камеру осаждения, где есть большая разница потенциалов, они задерживаются. Поэтому предусмотрено, как раздельное применение разных, так однородных типов КСТ. Если КСТ не обладает магнитным моментом и электрическим зарядом, то используется только вес и форма КСТ. Гравитационные силы в таком случае преобладают над силой движущегося потока биологической жидкости, поэтому нет смыва КСТ в кровоток. Это также обусловлено конструкцией камеры осаждения. Потенциальность поля тяжести влечет за собой закон сохранения суммы кинетической и потенциальной энергии и при изучении движения тел в поле тяжести часто существенно упрощает решение. В рамках ньютоновской механики гравитационное взаимодействие является дальнодействующим. Это означает, что как бы массивное тело ни двигалось, в любой точке пространства гравитационный потенциал зависит только от положения тела в данный момент времени.

Пример осуществления полезной модели

Предложенное устройство для очистки биологической жидкости представлено на общей структурной схеме см. Фиг.1. и представлено следующими позициями:

1 - вводящая магистраль, 2 - емкость для сорбента (КСК), 3- камера смешения сорбента, 4 - насос, 5 - камера осаждения сорбента, 6 - впускной клапан, 7 - выводящая магистраль, 8 - отверстия для эбонитовых стержней. Камера осаждения сорбента может быть обеспечена по меньшей мере 2 отверстиями эбонитовых стержней.

На Фиг.2 представлена камера осаждения сорбента, изображенная в разрезе, без указания отверстий для стержней. Внутри камеры осаждения спиралевидно полосами расположены конденсаторы, выполненные в виде гребня (см. фиг.2, позиция 9) и полости для накопления КСТ.

Заявленное устройство работает по следующим принципам:

кровь или другая биологическая жидкость забирается из вены или артерии, спинномозгового канала, большого грудного лимфатического протока, перистальтическим, пульсирующим или иным насосом. Биологическая жидкость смешивается с суспензией КСТ. Для подачи и смешивания КСК с кровью или любой биологической жидкостью предусмотрены варианты:

согласно одному из вариантов исполнения технического решения, используют КСТ - большой по размерам либо наэлектризованный или утяжеленный каким-либо (можно немагнитным) веществом, представляющего собой по меньшей мере металл. Суспензия КСТ заливается непосредственно в каскад камер осаждения.

Согласно другому варианту исполнения технического решения, суспензия любого КСТ подается парциально по мере надобности в камеру смешивания в начале магистрали или непосредственно в камеру осаждения.

В обоих случаях КСТ преодолевает слабое магнитное, сильное электростатическое и гравитационное поле. В случае с гравитирующими КСТ предлагается устройство с неподвижной камерой осаждения так и с вращающимися камерами осаждения, в которых под действием гравитации осаждаются тяжелые КСТ, прореагировавшие с токсинами.

Далее осуществляется задержка сорбента (КСК). Эффективная задержка КСК осуществляется в случае, если стенки камеры обладают электростатическим полем(зарядом) или сверхслабым магнитным полем.

Форма и размеры камеры осаждения определены следующими условиями:

Электроемкостью (емкостью) С уединенного изолированного проводника называется физическая величина, равная отношению изменения заряда проводника q к изменению его потенциала.

Электроемкость уединенного проводника зависит только от его формы и размеров, а также от окружающей его диэлектрической среды. Конденсатором называют систему двух разноименно заряженных проводников, разделенных диэлектриком (например, воздухом).

Свойство конденсаторов накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с ними электрическое поле характеризуется величиной, называемой электроемкостью конденсатора. В зависимости от формы обкладок, конденсаторы бывают плоскими, сферическими и цилиндрическими. Этими параметрами и определяется форма камеры осаждения. Емкость батареи последовательно соединенных конденсаторов всегда меньше, чем емкость каждого из этих конденсаторов в отдельности. В отсутствии электрического тока заряды распределены только на поверхности проводника и объемная плотность заряда внутри проводника равна нулю. Если удалить внутреннюю часть проводника, распределение зарядов не изменится. Значит, заряды будут находиться только на внешней поверхности. Этим объясняется, например, почему внутри заряженной сферы поле отсутствует. Отметим, что замкнутый полый проводник экранирует только внешние заряды. Если же электрические заряды находятся внутри полости, индукционные заряды возникнут и внутри полости, и снаружи. Распределение зарядов зависит от формы проводника. В частности, на заострении плотность зарядов будет максимальна, а значит, максимальна будет и напряженность электрического поля. В углублении плотность зарядов и напряженность поля минимальны. Поэтому внутренняя поверхность камеры осаждения выполнена с выступами в виде игл и колючей проволоки. Известно, что величина напряженности поля равна напряжению на единицу длины силовой линии. Зная распределение потенциала, можно найти проекцию напряженности поля на любое выбранное направление, в частности, его проекции координатные оси. Рассмотрим две параллельные проводящие пластины, расстояние между которыми мало по сравнению с их размерами. Предположим, что все силовые линии, начинающиеся на одном проводнике, заканчиваются на другом. Такую конструкцию называют конденсатором. Другие примеры конденсаторов - цилиндрический конденсатор, шаровой конденсатор и т.д. Поскольку все силовые линии начинаются и заканчиваются на электрических зарядах, отсюда следует, что заряды на обкладках конденсатора равны по величине и противоположны по знаку. Емкость конденсатора измеряется зарядом на каждой из обкладок, если напряжение между ними равно единице. Единица емкости - это емкость такого конденсатора, у которого при изменении заряда на один Кулон напряжение между обкладками меняется на один Вольт. Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками. Кроме этого, емкость конденсатора зависит от диэлектрика, заполняющего пространство между обкладками, а именно от его диэлектрической проницаемости. Заряд и емкость конденсатора рассматриваются на единицу длины цилиндрического конденсатора.

Если конденсаторы соединены параллельно, то емкость такой батареи складывается как сумма емкостей всех конденсаторов (поскольку напряжение общее, а заряд суммируется). При последовательном соединении одинаковым будет заряд, равный полному заряду батареи, а напряжение будет равно сумме напряжений.

1. Устройство для очистки биологических жидкостей, включающее емкость для сорбента, камеру смешения сорбента с биологической жидкостью, насос, камеру осаждения, связанные с помощью протоков с размещенными в них клапанами, установленными с возможностью обеспечения прохождения через систему биологической жидкости от входного штуцера к выходному, причем сорбент представляет собой композиционный материал, камера осаждения представляет собой по меньшей мере две соединенные между собой с возможностью перетекания из одной в другую биологической жидкости емкости преимущественно цилиндрической или сферической формы с полостями для накопления твердой фазы, причем емкости расположены вертикально друг над другом, выполнены с возможностью вращения, возможностью электростатического, магнитного улавливания частиц прореагировавшего с биологической жидкостью композитного сорбента, а внутренние стенки камеры - шероховатыми или ребристыми.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбент выбирают по меньшей мере из магниточувствительного композитного материала для сорбции токсинов, из композитов, способных нести электростатическое электричество, композитного материала, представляющего собой по меньшей мере наночастицы оксидов и нитридов металлов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбент может быть выбран из композитного материала, обладающего магнитным моментом и представляющего собой по меньшей мере сплав железа и кремния, никеля и титана или оксиды циркония, оксиды титана, оксиды церия или оксиды алюминия.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбент выбран из композитного материла, включающего по меньшей мере сплав железа и кремния, никеля и титана, оксиды циркония, оксиды титана, оксиды церия, оксиды алюминия, углерод, полиамидную смолу, по меньшей мере полисахариды, белки, полимеры, наночастицы оксидов металлов, нитридов металлов.

5. Устройство по пп.1-4, отличающееся тем, что камера осаждения может быть выполнена с возможностью нахождения эбонитовых стержней, накапливающих электрическое поле.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что возможность нахождения эбонитовых стержней обеспечивают круглые отверстия.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стенки камеры осаждения могут быть выполнены магниточувствительными.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что стенки камеры осаждения могут быть выполнены с возможностью нанесения магниточувствительного композита.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что частицы магниточувствительного композита могут быть нанесены путем впрессовывания в стенку камеры осаждения.