|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Sztuczne narządy ludzkie. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Nowoczesna technologia medyczna umożliwia wymianę całkowicie lub częściowo chorych narządów ludzkich. Elektroniczny rozrusznik serca, wzmacniacz dźwięku dla osób z głuchotą, soczewka ze specjalnego tworzywa – to tylko niektóre przykłady zastosowania technologii w medycynie. Bioprotezy napędzane miniaturowymi zasilaczami, które reagują na bioprądy w ludzkim ciele, również stają się coraz bardziej rozpowszechnione.
Podczas najbardziej skomplikowanych operacji wykonywanych na sercu, płucach czy nerkach nieocenioną pomoc lekarzom zapewnia „Sztuczny Aparat Krążenia”, „Sztuczne Płuco”, „Sztuczne Serce”, „Sztuczna Nerka”, które przejmują funkcje operowane narządy, pozwól na chwilę wstrzymać ich pracę. „Sztuczne płuco” to pulsująca pompa, która dostarcza powietrze porcjami z częstotliwością 40-50 razy na minutę. Zwykły tłok się do tego nie nadaje: cząsteczki materiału jego części trących lub uszczelki mogą dostać się do strumienia powietrza. Tutaj i w innych podobnych urządzeniach stosuje się mieszki z blachy falistej lub tworzywa sztucznego - mieszki. Oczyszczone i doprowadzone do wymaganej temperatury powietrze dostarczane jest bezpośrednio do oskrzeli. Podobnie jest z „maszyną płuco-serce”. Jego węże są chirurgicznie połączone z naczyniami krwionośnymi. Pierwszą próbę zastąpienia funkcji serca mechanicznym analogiem podjęto już w 1812 roku. Jednak do tej pory wśród wielu wyprodukowanych urządzeń nie ma lekarzy w pełni satysfakcjonujących. Krajowi naukowcy i projektanci opracowali szereg modeli pod ogólną nazwą „Szukaj”. Jest to czterokomorowa proteza komorowa typu workowego przeznaczona do implantacji w pozycji ortotopowej. Model rozróżnia lewą i prawą połówkę, z których każda składa się ze sztucznej komory i sztucznego przedsionka. Elementami składowymi sztucznej komory są: korpus, komora robocza, zawory wlotowe i wylotowe. Obudowa komory wykonana jest z gumy silikonowej metodą warstwową. Matrycę zanurza się w ciekłym polimerze, usuwa i suszy – i tak w kółko, aż na powierzchni matrycy powstanie wielowarstwowy miąższ serca. Komora robocza ma kształt zbliżony do korpusu. Została wykonana z gumy lateksowej, a następnie z silikonu. Cechą konstrukcyjną komory roboczej jest inna grubość ścianki, w której wyróżnia się sekcje aktywne i pasywne. Konstrukcja została zaprojektowana w taki sposób, że nawet przy pełnym napięciu sekcji aktywnych, przeciwległe ścianki powierzchni roboczej komory nie stykają się ze sobą, co eliminuje uszkodzenie komórek krwi. Rosyjski projektant Alexander Drobyshev, pomimo wszystkich trudności, nadal tworzy nowe nowoczesne projekty Poisk, które będą znacznie tańsze niż modele zagraniczne. Jeden z najlepszych zagranicznych systemów na dziś „Sztuczne serce” „Novakor” kosztuje 400 tysięcy dolarów. Z nią możesz czekać w domu na operację przez cały rok. W walizce „Novakor” znajdują się dwie plastikowe komory. Na osobnym wózku znajduje się usługa zewnętrzna: komputer sterujący, monitor sterujący, który pozostaje w klinice przed lekarzami. W domu z pacjentem – zasilacz, akumulatorki, które wymieniamy i ładujemy z sieci. Zadaniem pacjenta jest podążanie za zielonym wskaźnikiem lampek pokazującym stan naładowania akumulatorów. Urządzenia "Sztuczna nerka" działają od dłuższego czasu i są z powodzeniem stosowane przez lekarzy. Już w 1837 roku, badając procesy przemieszczania się roztworów przez błony półprzepuszczalne, T. Grechen jako pierwszy użył i użył terminu „dializa” (z greckiego dializa – separacja). Ale dopiero w 1912 roku, na podstawie tej metody, w Stanach Zjednoczonych skonstruowano aparat, za pomocą którego jego autorzy przeprowadzili w eksperymencie usuwanie salicylanów z krwi zwierząt. W urządzeniu, które nazwali „sztuczną nerką”, jako półprzepuszczalną membranę zastosowano rurki kolodionowe, przez które przepływała krew zwierzęcia, a na zewnątrz przemywano je izotonicznym roztworem chlorku sodu. Jednak kolodion użyty przez J. Abla okazał się dość delikatnym materiałem, a później inni autorzy próbowali innych materiałów do dializy, takich jak jelita ptaków, pęcherz pławny ryb, otrzewna cieląt, trzcina i papier. . Aby zapobiec krzepnięciu krwi, zastosowano hirudynę, polipeptyd zawarty w wydzielinie gruczołów ślinowych pijawki lekarskiej. Te dwa odkrycia były prototypem wszystkich późniejszych osiągnięć w dziedzinie oczyszczania pozanerkowego. Niezależnie od ulepszeń w tej dziedzinie zasada pozostaje taka sama. W każdym razie "sztuczna nerka" zawiera następujące elementy: półprzepuszczalną błonę, po jednej stronie której płynie krew, a po drugiej - roztwór soli. Aby zapobiec krzepnięciu krwi, stosuje się antykoagulanty - substancje lecznicze zmniejszające krzepliwość krwi. W tym przypadku wyrównuje się stężenia związków o małej masie cząsteczkowej jonów, mocznika, kreatyniny, glukozy i innych substancji o małej masie cząsteczkowej. Wraz ze wzrostem porowatości membrany następuje ruch substancji o większej masie cząsteczkowej. Jeśli do tego procesu dodamy nadciśnienie hydrostatyczne od strony krwi lub podciśnienie od strony roztworu myjącego, to procesowi przenoszenia będzie towarzyszyć ruch wody – konwekcyjne przenoszenie masy. Ciśnienie osmotyczne można również wykorzystać do przenoszenia wody poprzez dodanie do dializatu substancji osmotycznie czynnych. Najczęściej do tego celu używano glukozy, rzadziej fruktozy i innych cukrów, a jeszcze rzadziej produktów innego pochodzenia chemicznego. Jednocześnie wprowadzając glukozę w dużych ilościach można uzyskać naprawdę wyraźny efekt odwodnienia, jednak podwyższenie stężenia glukozy w dializacie powyżej pewnych wartości nie jest zalecane ze względu na możliwość wystąpienia powikłań. Wreszcie można całkowicie zrezygnować z roztworu do płukania membrany (dializatu) i uzyskać wyjście przez membranę płynnej części krwi: wody i substancji o szerokim zakresie masy cząsteczkowej. W 1925 r. J. Haas przeprowadził pierwszą dializę ludzi, a w 1928 r. zastosował również heparynę, gdyż długotrwałe stosowanie hirudyny wiązało się z działaniem toksycznym, a sam jej wpływ na krzepnięcie krwi był niestabilny. Po raz pierwszy heparynę zastosowano do dializy w 1926 r. w eksperymencie H. Nehelsa i R. Lima. Ponieważ wymienione powyżej materiały okazały się mało przydatne jako podstawa do tworzenia błon półprzepuszczalnych, kontynuowano poszukiwania innych materiałów, a w 1938 roku po raz pierwszy zastosowano celofan do hemodializy, który w kolejnych latach pozostał głównym surowcem do produkcja membran półprzepuszczalnych przez długi czas. Pierwsze urządzenie „sztucznej nerki” nadające się do szerokiego zastosowania klinicznego zostało stworzone w 1943 roku przez W. Kolffa i H. Burke'a. Następnie te urządzenia zostały ulepszone. Jednocześnie rozwój myśli technicznej w tym zakresie początkowo dotyczył w większym stopniu modyfikacji dializatorów, a dopiero w ostatnich latach zaczął w dużym stopniu wpływać na same urządzenia. W rezultacie pojawiły się dwa główne typy dializatorów, tzw. dializator cewkowy, w którym zastosowano rurki celofanowe oraz płasko-równoległy, w którym zastosowano płaskie membrany. W 1960 roku F. Keel zaprojektował bardzo udaną wersję dializatora płasko-równoległego z płytkami polipropylenowymi, a z biegiem lat ten typ dializatora i jego modyfikacje rozpowszechnił się na całym świecie, zajmując czołowe miejsce wśród wszystkich innych typów dializatorów. Następnie proces tworzenia wydajniejszych hemodializatorów i uproszczenia techniki hemodializy rozwijał się w dwóch głównych kierunkach: projekt samego dializatora, z dominacją dializatorów jednorazowych, oraz zastosowanie nowych materiałów jako membrany półprzepuszczalnej. Dializator jest sercem „sztucznej nerki”, dlatego główne wysiłki chemików i inżynierów zawsze miały na celu poprawę tego konkretnego ogniwa w złożonym systemie aparatu jako całości. Myśl techniczna nie pominęła jednak aparatu jako takiego. W latach 1960. zrodził się pomysł wykorzystania tzw. systemów centralnych, czyli urządzeń „sztucznej nerki”, w których dializat przygotowywano z koncentratu – mieszaniny soli, których stężenie było 30-34 razy wyższe niż ich stężenie we krwi pacjenta. Połączenie dializy „drenowej” i techniki recyrkulacyjnej zostało zastosowane w wielu maszynach „sztucznej nerki”, np. przez amerykańską firmę Travenol. W tym przypadku około 8 litrów dializatu krążyło z dużą prędkością w oddzielnym pojemniku, w którym umieszczono dializator i do którego co minutę dodawano 250 mililitrów świeżego roztworu i taką samą ilość wrzucano do kanalizacji. Początkowo do hemodializy wykorzystywano zwykłą wodę z kranu, następnie ze względu na jej zanieczyszczenie, zwłaszcza drobnoustrojami, próbowano używać wody destylowanej, ale okazało się to bardzo drogie i nieefektywne. Problem został radykalnie rozwiązany po stworzeniu specjalnych systemów przygotowania wody wodociągowej, w skład których wchodzą filtry do jej oczyszczania z zanieczyszczeń mechanicznych, żelaza i jego tlenków, krzemu i innych pierwiastków, żywice jonowymienne do usuwania twardości wody oraz instalacje tak zwana „odwrócona” osmoza. Wiele wysiłku włożono w udoskonalenie systemów monitorowania urządzeń „sztucznej nerki”. Tak więc, oprócz ciągłego monitorowania temperatury dializatu, zaczęli stale monitorować za pomocą specjalnych czujników skład chemiczny dializatu, koncentrując się na ogólnej przewodności elektrycznej dializatu, która zmienia się wraz ze spadkiem stężenia soli i wzrasta wraz ze wzrostem. Następnie czujniki przepływu jonoselektywne zaczęto stosować w urządzeniach „sztucznej nerki”, które stale monitorowały stężenie jonów. Komputer umożliwił również sterowanie procesem poprzez wprowadzanie brakujących elementów z dodatkowych pojemników lub zmianę ich proporcji na zasadzie sprzężenia zwrotnego. Wartość ultrafiltracji podczas dializy zależy nie tylko od jakości membrany, we wszystkich przypadkach decydującym czynnikiem jest ciśnienie transmembranowe, dlatego czujniki ciśnienia znalazły szerokie zastosowanie w monitorach: stopień rozcieńczenia w dializacie, wartość ciśnienia na wlocie i wylot dializatora. Nowoczesna technologia wykorzystująca komputery umożliwia zaprogramowanie procesu ultrafiltracji. Po opuszczeniu dializatora krew dostaje się do żyły pacjenta przez pułapkę powietrzną, która pozwala ocenić naocznie przybliżony przepływ krwi, skłonność krwi do krzepnięcia. Aby zapobiec zatorom powietrznym, pułapki te wyposażone są w kanały powietrzne, za pomocą których regulują poziom krwi w nich. Obecnie w wielu urządzeniach na pułapkach powietrznych umieszczane są detektory ultradźwiękowe lub fotoelektryczne, które automatycznie blokują linię żylną, gdy poziom krwi w pułapce spadnie poniżej ustalonego poziomu. W ostatnim czasie naukowcy stworzyli urządzenia, które pomagają osobom, które straciły wzrok – całkowicie lub częściowo. Na przykład gogle Miracle zostały opracowane przez firmę badawczo-rozwojową Rehabilitation w oparciu o technologie, które wcześniej były używane tylko w sprawach wojskowych. Podobnie jak celownik nocny, urządzenie działa na zasadzie lokalizacji w podczerwieni. Czarne matowe soczewki okularów to tak naprawdę płyty z pleksiglasu, pomiędzy którymi umieszczono miniaturowe urządzenie lokalizacyjne. Cały lokalizator wraz z oprawką waży około 50 gramów - mniej więcej tyle, co zwykłe okulary. I są dobierane, jak okulary dla widzących, ściśle indywidualnie, tak aby było zarówno wygodne, jak i piękne. „Soczewki” nie tylko spełniają swoje bezpośrednie funkcje, ale także zakrywają wady wzroku. Spośród dwóch tuzinów opcji każdy może wybrać najbardziej odpowiednią dla siebie. Korzystanie z okularów wcale nie jest trudne: trzeba je założyć i włączyć zasilanie. Źródłem energii dla nich jest rozładowana bateria wielkości paczki papierosów. Tutaj w bloku znajduje się również generator. Emitowane przez nią sygnały po napotkaniu przeszkody wracają i są wyłapywane przez „soczewki odbiorcze”. Odebrane impulsy są wzmacniane, porównywane z sygnałem progowym, a jeśli pojawi się przeszkoda, brzęczyk natychmiast rozbrzmiewa - im głośniej, tym bliżej podeszła do niego osoba. Zasięg urządzenia można regulować za pomocą jednego z dwóch zakresów. Prace nad stworzeniem elektronicznej siatkówki z powodzeniem prowadzą amerykańscy specjaliści z NASA i Centrum Głównego na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa. Początkowo starali się pomóc ludziom, którzy mieli jeszcze resztki wizji. „Dla nich stworzono telewizory”, piszą S. Grigoriev i E. Rogov w czasopiśmie „Młody Technik”, w którym zamiast soczewek instalowane są miniaturowe ekrany telewizyjne. Jednak dla osób niedowidzących obraz jest również odszyfrowywany za pomocą wbudowany komputer. Takie urządzenie nie czyni specjalnych cudów i nie czyni osób niewidomych, twierdzą eksperci, ale pozwoli na maksymalne wykorzystanie zdolności widzenia, które dana osoba nadal posiada, i ułatwi orientację. Na przykład, jeśli dana osoba ma przynajmniej część siatkówki, komputer „podzieli” obraz w taki sposób, że dana osoba może zobaczyć otoczenie, przynajmniej za pomocą zachowanych obszarów peryferyjnych. Według twórców takie systemy pomogą około 2,5 mln osób z wadami wzroku. Ale co z tymi, których siatkówka jest prawie całkowicie utracona? To dla nich naukowcy z ośrodka okulistycznego na Duke University (Karolina Północna) opanowują operację wszczepiania elektronicznej siatkówki. Pod skórę wszczepiane są specjalne elektrody, które po połączeniu z nerwami przekazują obraz do mózgu. Niewidomy widzi obraz składający się z pojedynczych świetlistych kropek, bardzo podobnych do tablicy informacyjnej, która jest instalowana na stadionach, dworcach kolejowych i lotniskach. Obraz na „tablicy wyników” ponownie tworzą miniaturowe kamery telewizyjne zamontowane na ramie okularowej. I wreszcie ostatnie słowo dzisiejszej nauki to próba stworzenia nowych, czułych ośrodków na uszkodzonej siatkówce metodami nowoczesnej mikrotechnologii. Prof. Rost Propet i jego współpracownicy są obecnie zaangażowani w takie operacje w Północnej Karolinie. Wspólnie ze specjalistami NASA stworzyli pierwsze próbki podelektronicznej siatkówki, która jest bezpośrednio wszczepiana do oka. „Nasi pacjenci oczywiście nigdy nie będą mogli podziwiać obrazów Rembrandta” – komentuje profesor – „Jednak nadal będą w stanie odróżnić, gdzie są drzwi, a gdzie jest okno, znaki drogowe i szyldy…” Autor: Musskiy S.A.
▪ Vinyl
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Niedrogi 19-calowy monitor IPS AccuSync AS193i firmy NEC ▪ Przewodowy wideodomofon Dzwonek Logitech Circle View ▪ Boja okrętowa z funkcją łamania lodu
▪ sekcja serwisu Parametry, analogi, oznaczenie elementów radiowych. Wybór artykułu ▪ artykuł Logana Pearsalla Smitha. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Czy ludzie są w stanie wyczuć kierowane na nich spojrzenie? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Łódka akwariowa. Transport osobisty ▪ artykuł Anodowanie części aluminiowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony