Установка для исследования свойств крови человека и животных при воздействии на нее магнитными и электрическими полями
Описана установка для исследования свойств крови человека и животных при воздействии на нее магнитными и электрическими полями, содержащая устройство для создания магнитного поля, в магнитном зазоре которого находится узел для диализа со штуцерами ввода и вывода крови и диализной жидкости, подключенный к пациенту через перфузионный аппарат, электрические электроды, размещенные в диализной жидкости, и устройства для определения параметров крови, при этом, узел для диализа выполнен в виде капиллярного диализного патрона, а устройство для создания магнитного поля содержит внутренний и внешний магниты, выполненные в виде коаксиальных цилиндров, между которыми размещены капилляры диализного патрона, при этом внешний магнит установлен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, штуцера ввода и вывода крови и диализной жидкости выполнены в виде электродов, а установка снабжена трубкой для забора диализной жидкости.
Настоящая полезная модель относится к устройствам для исследования свойств крови человека и животных при воздействии на нее магнитными, электрическими и электромагнитными полями в процессе гемодиализа при сложных врожденных или приобретенных нарушениях обмена веществ с патологическим накоплением в органах и тканях продуктов измененного метаболизма и может быть использована в биологии, медицине, химии и физике.
Описаны устройства для воздействия на человека магнитными и электрическими полями, что позволяет осуществить диагностику некоторых заболеваний. Успехи физических наук. П. Менсфилд «Быстрая магнито-резонансная томография» том 175, 
10, 2005 г.
Известна установка для исследования свойств крови при воздействии на нее во время гемодиализа магнитными и электрическими полями, описанная академиком РАН Л.А.Пирузяном с соавторами в статье «Электронный парамагнитный проточный диализ и возможности его применения в экспериментальной биологии и медицине. (Доклады академии наук, 2004, том 394, 2, с.1-3).
Известная установка для электронного парамагнитного проточного диализа, включает постоянный магнит, в магнитном зазоре которого находится мешочек из полупроницаемой диализной мембраны с помещенной в него модуляционной катушкой устройства для электрического парамагнитного резонанса. Мешочек размещен в проточном сосуде, подключенны к пациенту через перфузионный аппарат, по которому в установку поступает кровь пациента, предназначенная для исследования, и электроды, расположенные в диализной жидкости, на которые подается постоянное напряжение. При этом исследуемая кровь подвергается комплексному электрическому и магнитному воздействию, а выделяемые при этом свободные радикалы, проходя через поры полупроницаемой мембраны внутрь мешочка, регистрируются методом электрического парамагнитного резонанса.
К недостаткам данной установки можно отнести большой по величине магнитный зазор, в который помещены и проточный сосуд, и модуляционные катушки, и мешочек резонатора аппарата ЭПР. Это резко снижает силу воздействие магнитного поля на плазму и клетки крови из-за низкой его напряженности в исследуемом образце, а небольшая площадь диализной мембраны (единицы и десятки кв. см.), через которую происходит обмен образующимися в процессе комплексного воздействия веществами, определяет низкую чувствительность устройства. Кроме того, в приборе не предусмотрено возможность воздействия на кровь еще и электромагнитным полем (ЭМП). К недостаткам можно также отнести и то, что и образец, и магнит установлены неподвижно, что не исключает возникновения неравномерностей в постоянном магнитном поле, что может исказить результаты исследования. Кроме того, данная установка состоит из отдельно размещенных узлов, что составляет определенные трудности при ее эксплуатации и для исследователя и для пациента.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание простой и надежной установки, повышение точности исследований за счет значительного (в 100 раз и более) увеличения силы воздействия на протекающую кровь постоянным магнитным полем, снижения степени его неравномерности за счет вращения одного из полюсов магнита относительно образца крови, увеличения концентрации веществ, доступных для анализа, за счет роста общей площади диализной мембраны, возможности забора раствора из внешнего контура диализатора для его исследования, а также возможность одновременного облучения образца крови еще и электромагнитным полем.
Для решения этой задачи предложена установка для исследования свойств крови человека и животных при воздействии на нее магнитными и электрическими полями, содержащая устройство для создания магнитного поля, в магнитном зазоре которого находится узел для диализа со штуцерами ввода и вывода крови и диализной жидкости, подключенный к пациенту через перфузионный аппарат, электрические электроды, размещенные в диализной жидкости, и устройства для определения параметров крови, при этом, узел для диализа выполнен в виде капиллярного диализного патрона, а устройство для создания магнитного поля содержит внутренний и внешний магниты, выполненные в виде коаксиальных цилиндров, между которыми размещены капилляры диализного патрона, при этом внешний магнит установлен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, штуцера ввода и вывода крови и диализной жидкости выполнены в виде электродов, и установка снабжена трубкой для забора диализной жидкости.
С целью дополнительного воздействия на кровь электромагнитным полем установка дополнительно снабжена размещенной на капиллярном диализаторе электрической катушкой, связанной с генератором электромагнитного поля.
В качестве устройств для определения параметров крови могут быть использованы аппараты электрического парамагнитного резонанса и ядерного парамагнитного резонанса.
Установка представлена на чертежах, где на фиг.1 показана блок схема устройства, а на фиг.2 - общий вид диализного патрона.
Установка содержит одноразовый капиллярный диализный патрон 1, имеющеий внешний и внутренний контуры циркуляции, и капилляры которого расположены вокруг внутреннего магнита 2, выполненного в виде полого цилиндра, и укрепленного на магнитопроводном основании 3 с минимальным магнитным зазором, внешний магнит 4 такой же формы, установленный коаксиально первому на ведомой шестерне 5, свободно вращающейся над магнитопроводном основанием 3 и установленной по отношению к нему также с минимальным магнитным зазором.
Шестерня 5 находится в зацеплении с ведущей шестерней 6 двигателя 7. На вертикальной части основания укреплена катушка 8, электрически связанная с генератором электромагнитного поля 9. Источник электропитания 10 электрически соединен со штуцерами 11 диализного патрона 1, одновременно являющимися и электродами, контактирующими с диализной жидкостью внешнего контура диализного патрона 1. Среда внешнего контура диализатора с помощью насоса 12 может рециркулировться через внешний контур диализатора, а жидкость из этого контура через штуцер 13 посредством скоростных насосов 14 может подаваться для исследования в рабочие зоны аппаратов электрического парамагнитного резонанса 15 и ядерного парамагнитного резонанса 16. Рециркуляция крови пациента через каппиляры внутреннего контура диализного патрона 1 осуществляется при помощи перфузионного аппарата 17, подключенного к кровеносной системе исследуемого пациента. Емкость для диализной жидкости - 18.
Установка работает следующим образом. Корпус диализного патрона 1 укрепляется на основании 3 таким образом, что при этом магнит 2 оказывается внутри полой центральной части корпуса патрона и одновременно является сердечником по отношению к катушке 8, электромагнитное поле которой теперь может воздействовать на содержание обоих контуров диализного патрона. При этом внешний подвижный постоянный магнит 4, тоже выполненный в виде цилиндра, вместе с неподвижным внутренним магнитом 2, установленным коаксиально первому, составляют магнитную пару, в зазоре которой находится вся капиллярная активная зона диализного патрона 1. Поскольку расстояние между полюсами магнитов 2 и 4 небольшое (несколько мм), то и напряженность магнитного поля такой магнитной системы становится весьма значительной. Магнитное поле магнитов 2 и 4 снизу замыкается через магнитопроводящую подставку 3, на которой они установлены, причем внешний магнит 4, для осуществления возможности его вращения вокруг диализатора, с целью создания более равномерного воздействия магнитного поля на образец, установлен на шестерне 5 таким образом, что зазор между ним и магнитопроводящим основанием 3 остается минимальным. Шестерня 5, находящаяся в зацеплении с шестерней 6 двигателя 7, вращается вместе с магнитом 4 относительно образцов, находящихся в неподвижном диализном патроне 1, что делает воздействие магнитного поля более равномерным. Равномерность магнитного поля достигается еще и тем, что каждый капилляр диализного патрона имеет диаметр всего около 100 микрометров и работает по отношению к более масштабному внешнему магнитному полю индивидуально.
Далее диализный раствор помещается в емкость для диализной жидкости 18, откуда она, посредством насоса 12, попадает во внешний контур диализного патрона и таким образом рециркулируется. Кровь пациента с помощью перфузионного аппарата 17 поступает во внутренний контур диализного патрона и, проходя через его многочисленные капилляры и, подвергаясь воздействию магнитного электрического и электромагнитного полей, модифицированная действием этих полей, возвращается обратно в кровеносную систему пациента. Электрическое поле, воздействующее на образец крови, возникает при подаче напряжения с источника питания 10 на штуцера-электроды 11, контактирующие с диализирующей жидкостью внешнего контура диализного патрона, а электромагнитное поле возникает при подаче соответствующего сигнала на выводы катушки 8 от генератора СВЧ 9.
При этом условия стерильности крови пациента не нарушаются, так как поры диализной пленки, из которой выполнены капилляры, меньше размеров любых известных микроорганизмов. В тоже время небольшие молекулы, например, свободные радикалы, образующиеся в крови, в частности, и при действии указанных выше полей, через штуцер для забора проб 13 небольшими порциями периодически подаются в рабочие зоны аппаратов 15 и 16, электрического парамагнитного резонанса и ядерного парамагнитного резонанса для исследования соответственно, за счет их впрыска туда посредством быстрых насосов 14.
После окончания эксперимента источники полей отключают, разовый диализный патрон с сопутствующими ему трубопроводами извлекают из устройства и утилизируют.
1. Установка для исследования свойств крови человека и животных при воздействии на нее магнитными и электрическими полями, содержащая устройство для создания магнитного поля, в магнитном зазоре которого находится узел для диализа со штуцерами ввода и вывода крови и диализной жидкости, подключенный к пациенту через перфузионный аппарат, электрические электроды, размещенные в диализной жидкости, и устройства для определения параметров крови, отличающаяся тем, что узел для диализа выполнен в виде капиллярного диализного патрона, а устройство для создания магнитного поля содержит внутренний и внешний магниты, выполненные в виде коаксиальных цилиндров, между которыми размещены капилляры диализного патрона, при этом внешний магнит установлен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, штуцера ввода и вывода крови и диализной жидкости выполнены в виде электродов, а установка снабжена трубкой для забора диализной жидкости.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена размещенной на капиллярном диализаторе электрической катушкой, связанной с генератором электромагнитного поля.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве устройств для определения параметров крови используют аппараты электрического парамагнитного резонанса и ядерного парамагнитного резонанса.
