Этот материал может представлять большой интерес для людей, стремящихся преуспеть в создании новых инновационных фирм ( Старт- ап )
Жидкий лед представляет собой гелеобразную субстанцию, состоящую из кристаллов шарообразной формы размерами 8-10 микрон.
Для получения жидкого льда используется холодильное оборудование, которое в специальном режиме охлаждает до температуры минус 3-4 градуса Цельсия воду соленостью 3,0-3,5%.
В настоящее время жидкий лед находит широкое применение на предприятиях, изготавливающих и реализующих пищевые продукты, вытесняя применяемые для охлаждения кубиковый и чешуйчатый лед
Преимущество жидкого льда заключается в том, что в отличие от кубикового или чешуйчатого льда, он, благодаря своей гелеобразной структуре, полностью обволакивает собой любую поверхность с которой он контактирует, что значительно ускоряет время охлаждения, а так же препятствует проникновению к охлаждаемой поверхности кислорода воздуха. Эти факторы приводят к значительному увеличению срока сохранности продукта. Например рыба, при охлаждении жидким льдом, полностью сохраняет свои пищевые и эргономические качества в течении 20 суток.
По сравнению с «холодной водой», жидкий лед также имеет бесспорные преимущества, поскольку лед имеет теплоемкость, многократно превышающую теплоемкость воды, в связи с чем при равных начальных температурах лед поддерживает низкую температуру значительно дольше, чем вода.
На перечисленные свойства жидкого льда обратили внимание медики.
. Пластиковая бутыль со льдом, ванна со льдом, ледяное покрывало - всеми этими предметами доктора пользуются уже не одно десятилетие. Но они оказываются практически бесполезны, когда необходимо заморозить внутренний орган.
В данном случае применение жидкого льда в высшей степени эффективно, а по существу не имеет равноценных решений по следующим причинам:
1. Жидкий лед из за своей гелеобразной структуры очень текуч и может быть доставлен непосредственно или по сосудам к любому органу
2. Кристаллы льда имеют шарообразную структуру без острых кромок. Размер кристаллов 8-10 микрон, что в совокупности исключает возможность травмирования сосудов и органов
3. При использовании жидкого льда охлаждение происходит значительно быстрее, чем при использовании других способов, а низкие температуры сохраняются значительно дольше
Группа ученых университета Чикаго получила четырехмил -лионный грант (на пять лет) от Национального института здравоохранения на развитие и испытания различных способов применения жидкого льда в медицине
Прежде всего, исследователи начали изучать проблему охлаждения мозга при операциях на сердце, так как когда сердце остановлено, существует опасность гибели головного мозга.
Первые опыты на крупных животных показали, что 2-4 литра жидкого льда, введенные в легкие, позволяют охладить головной мозг на 6-8 градусов всего за 10 минут, в то время, как применение внешнего охлаждения за то же время понижает его температуру всего на 0.3 градуса, то есть скорость охлаждения оказалась выше в 20-30 раз. А с учетом значительного увеличения времени поддержания низкой температуры, общее время живучести мозга увеличивается с 10-15 минут до 30-45 минут. Образовавшееся дополнительное время может спасти человеку жизнь
Очевидна эффективность применения жидкого льда и в других случаях, например
1. Жидкий лед может быть выборочно подан на любой внутренний орган с целью предотвращения его ишемического повреждения или инсульта
2. Подача жидкого льда, с учетом его высокой текучести и малых размеров кристаллов, может использоваться в лапароскопии, что делает процедуру менее травматичной
3. Жидкий лед позволяет обеспечить защитное охлаждение и контроль температуры любых целевых органов во время операции.
4. Запасом жидкого льда целесообразно оснащать кареты скорой помощи, а так же использовать его в полевых условиях, поскольку его применение предоставит раненым дополнительное время до оказания им полноценной медицинской помощи.
Выше приведена малая часть примеров использования жидкого льда в медицине.
В данной статье автором предлагается принципиальная схема установки для приготовления жидкого льда.
Представляется целесообразным рассмотреть два варианта схем:
1. Установка без точного дозирования количества выдаваемого льда. Такая установка может использоваться при наружном покрытии льдом тела больного.
2. Установка с точным дозированием объема выдаваемого льда, что важно при охлаждении внутренних органов, и, тем более, при подачи льда в сосуды .
Обе установки имеют небольшие габариты размерами не превышающими размеры обычной медицинской приборной тележки.
Схема установки первого типа и принцип ее работы представлены на рис.1 и 2
Установка состоит из следующих основных частей: низкотемпературного холодильного агрегата от малогабаритного бытового холодильника, соединенного с системой охлаждения льда трубопроводом (1), накопительной емкости (2), насоса (3),
охладителя (4) с мешалкой, трехходового крана (5), ручного крана (6) типа «пистолет».
В режиме приготовления льда насос постоянно прокачивает жидкость из емкости в охладитель и обратно в емкость. Положение крана и путь жидкости показаны на рисунке 1. Внутри охладителя вращается мешалка, оборудованная скребковыми лопастями. Лопасти удаляют образующийся на внутренней поверхности охладителя лед, что повышает эффективность работы системы охлаждения. При достижении заданной температуры льда, термореле выключает холодильный агрегат и включит его при повышении температуры, т.е. агрегат работает в циклическом режиме. В зависимости от условий эксплуатации насос и мешалка могут работать как постоянно, так и циклично.
В режиме выдачи льда (рис.2) кран 5 находится в положении, показанном на рисунке, а количество выдаваемого льда регулируется временем открытия ручного вентиля 6. При этом насос и мешалка работают, обеспечивая подачу льда по двум направлениям – на выдачу через ручной вентиль и обратно в емкость (показано на рисунке), т.е. движение льда по замкнутому циклу продолжается.
Схемы работы установки второго типа показаны на рис.3-4
Установка этого типа, кроме всех устройств, входящих в установку первого типа, дополняется цилиндром с поршнем и еще одним трехходовым краном.
В режиме приготовления льда поток жидкости первоначально подается в цилиндр, а затем в емкость, т.е. циркулирует только при полном наполнении цилиндра (рис.3). Выдача производится перемещением поршня при переключении обоих трехходовых ходовых кранов в другое положение (рис.4). При этом за счет продолжения работы всех элементов схемы, процесс поддержания температурных параметров льда в емкости сохраняется.
Устройство второго типа без каких- либо изменений конструкции может быть использовано и как устройство первого типа
Для точного перемещения поршня и снижения усилия на нем, в реальной конструкции устройство должно быть оборудовано каким либо механическим приспособлением, например узлом «винт-гайка» или реечным механизмом.
Устройство должно быть оборудовано также системой автоматического управления, обеспечивающей, в зависимости от режима, переключение кранов нажатием соответствующих кнопок.
Использование жидкого льда в медицине является комплексной проблемой, в решении которой участвуют специалисты разных профессий - врачи, биологи, конструкторы. Ими проводятся важные исследования, например, биологи изучают возможность использования в качестве материала для получения жидкого льда заменителей крови, насыщенной кислородом, врачи исследуют степень допустимого охлаждения тканей и органов человека, конструкторы разрабатывают удобные для использования аппараты и приспособления и т.д.
Автор данной статьи является конструктором и в вопросах не связанных с конструированием компетенции не имеет.
Использованная литература:
1. Хирурги наполняют тела пациентов текущим льдом
2. Врачи наполняют тела пациентов…..жидким льдом
Yagazeta.com>neroznannoe/tajny/vrach.pacientov…
3. Медицина. Жидкий лед для спасения жизней- Мир новостей
Mirnov.ru/arhiv/mn781/mn/36-1.php
4. Жидкий лед в медицине-Актуальные комментарии
Actualcomment.ru/zhidkiy-led_v_meditsine.html
Об авторе. До выхода на пенсию работал начальником отдела холодильного оборудования в Российском институте торгового машиностроения, к.т.н. Последней работой было руководство работами по созданию установки производства жидкого льда для хранения рыбы. Работа проводилась в период 2010-2011гг. по Техническому заданию Минпромторга России и завершилась успешными испытаниями опытных образцов. По данной теме автором получены два патента на изобретение (№№2447373, 2454615).
