Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка автоматического устройства для подготовки криоконсерванта плазмы для инъекции на основе объемного нагрева СВЧ излучением с обратной связью по температуре, измеряемой в терагерцовом (ТГц) диапазоне

Докладчик: Зон Борис Абрамович

Должность: заведующий кафедрой, зав. кафедрой

Цель проекта:
Существующая проблема: ускорение подготовки свежезамороженной плазмы (СЗП) для инфузии и повышение качества плазмы. Цель проекта: разработка и создание быстродействующего автоматического устройства для подготовки СЗП для инфузии; вывод на рынок этих устройств, обладающих экспортным и импортозамещающим потенциалом.

Основные планируемые результаты проекта:
Основным планируемым результатом Проекта будет опытный образец установки, обеспечивающий подготовку для инфузии одного гемакона СЗП объемом 300 мл не более, чем за 10 мин, одного гемакона объемом 600 мл или двух гемаконов объемом 300 мл не более, чем за 15 мин при точности конечной температуры плазмы +/- 2 град. Новизна научных и технических решений, используемых в Проекте, будет подтверждена не менее, чем 6-ю патентами на изобретения и полезные модели (защита от СВЧ излучения магистралей гемакона, защита ИК детектора, алгоритм автоматического управления и др.). Разработанный в Германии и серийно выпускаемый образец аналогичного устройства, Transfusio-Term 2000, обеспечивает точность конечной температуры +/- 4 град, что в 2 раза хуже точности планируемой разработки. Кроме того, в этом устройстве отсутствует защита от перегрева магистралей гемакона, что может приводить к возникновению "тяжей" коагулированного белка, удаляемых специальными фильтрами. Данные о времени подготовки СЗП в устройстве Transfusio-Term 2000 отсутствуют, но оценка технических решений, используемых в германском аналоге, показывает, что это время больше заявленного в Проекте. Аналогичное устройство Arc-Bio Microwave Plasma Defroster (Канада) обеспечивает нагрев плазмы лишь до 20 град С.
Для решения основных задач Проекта будут:1) методами электродинамики СВЧ рассчитана форма рабочей камеры, обеспечивающая наиболее однородное поле в ней; 2) на основе теории немарковских процессов разработан дискретный алгоритм управления процессом подготовки СЗП с оптимизацией по быстродействию, учитывающий возможность одновременного существования в плазме твердой и жидкой фаз; 3) разработана система дистанционного измерения температуры по ИК излучению в условиях сильного воздействия СВЧ излучения; 4) разработана схема импульсного питания магнетронов, обеспечивающая их стабильную работу, независимо от колебаний напряжения в сети; 4) разработано вибрирующее или вращающееся устройство для пассивного выравнивания температуры плазмы; 5) разработано устройство УФ дезинфекции рабочей камеры и определены оптимальные режимы дезинфекции.
Ограничения и риски для достижения результатов Проекта не выявлены.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемое устройство может заменить существующее оборудование для подготовки СЗП для инфузии с существенным сокращением времени подготовки и, соответственно, ускорением оказания медицинской помощи, что особенно важно для медицины катастроф и военной медицины. Возможные потребители: хирургические отделения лечебно-профилактических учреждений, Служба крови, медицина катастроф, военная медицина. Разрабатываемое в Проекте научно-техническое решение для трансфузиологии может оказаться полезным для решения аналогичных проблем трансплантологии.

Текущие результаты проекта:
Методами компьютерного моделирования выявлена существенная зависимость распределения СВЧ поля в замкнутом резонаторе от формы стенок резонатора. На основе развитой модели 3-мерного аналога бильярда Синая (микроволновой бильярд) предложен способ повышения однородности поля (заявка на предполагаемое изобретение, серебряная медаль и специальный приз жюри "За высокий научный уровень прикладных исследований" Международной выставки идей, изобретений и новых продуктов IENA-2014, Нюрнберг, 29.10 - 02.11).
Подготовлена методика оперативной и безопасной подготовки криоконсерванта плазмы к инъекции, применительно к разрабатываемой установке (выбор длины волны излучения, отсутствие долговременных изменений биохимического состава под действием СВЧ поля из-за возможной конформации белков, система обмена информацией между узлами установки и управляющим микропроцессором, требования к рабочей камере по технике безопасности и др.). Сформулированы медицинские требования к разрабатываемой установке. Получены предварительные экспериментальные данные о совместном воздействии света с красной и синей длинами волн на бактерию кишечной палочки (механизм воздействия - 2-фотонный процесс), способной заменить, в случае положительного результата, УФ дезинфекцию, представляющую опасность для персонала, на световую дезинфекцию. Сформулированы требования к основным узлам и комплектующим разрабатываемой установки.
Популяризация ПНИ: информация в новостном телеканале "Вести-Воронеж" 12.11; информация в газете "Воронежский университет" и на сайте vsu.ru.