Разработка эффективных способов замораживания и низкотемпературных аппаратов для получения биологически высокополноценной плазмы крови

• Автор: Крылова, Любовь Владимировна
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ГЛАВА 1 КРАТКИЙ ОБЗОР ТЕПЛОВЫХ СХЕМ И КОНСТРУКЦИЙ АППАРАТОВ ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПЛАЗМЫ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В УЧРЕЖДЕНИЯХ СЛУЖБЫ КРОВИ РФ
ГЛАВА 2 АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ, РЕАЛИЗУЮЩИХСЯ В ПОЛИМЕРНЫХ КОНТЕЙНЕРАХ С ПЛАЗМОЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ЗАМОРАЖИВАНИЯ
2.1 Нестационарные процессы теплопроводности, реализующиеся в веществе плазмы при ЗАМОРАЖИВАНИИ В СТАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
2.2 Расчет параметров квазистационарного процесса замораживания плазмы в ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
2.3 Анализ влияния теплообменных и температурных факторов на скорость замораживания ПЛАЗМЫ49

2.3.1 Теплопередача через стенку полимерного контейнера при замораживании плазмы

2.3.2 Теплоотдача при обтекании поверхности полимерного контейнера с плазмой охлажденным воздухом
2.3.3 Теплоотдача при обтекании наружной поверхности полимерного контейнера охлажденным жидким хладоносителем
2.3.4 Особенности теплоотдачи на внутренней поверхности стенки контейнера при динамическом режиме замораживания плазмы

2.3.5 Интенсификация теплопередачи посредством оребренных ложементов

ГЛАВА 3 МЕТОДЫ РАСЧЕТА И ОПТИМИЗАЦИИ АППАРАТОВ ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПЛАЗМЫ

3.1 Особенности расчета удельных зііергетических характеристик быстрозамораживателей плазмы
3.2 Методика оптимизации гидравлической сети компрессионного холодильного агрегата
3.2.1 Методика расчета дроссельного элемента
3.2.2 Методика расчета испарителя холодильного агрегата
3.3 Методы оптимальной реализации двухуровневых температурно-энергетических режимов в морозильных аппаратах для замораживания плазмы
ГЛАВА 4 КОНСТРУКЦИИ И ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ И ХРАНЕНИЯ ПЛАЗМЫ
4.1 Морозильный аппарат «ГЕМОТЕРМ-гвк» с воздушно-контактным замораживанием контейнеров с плазмой
4.2 КОНСТРУКЦИЯ И ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИКАЦИЙ ЗАМОРАЖИВАТЕЛЕЙ ПЛАЗМЫ В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
4.3 Двухстадийный способ замораживания плазмы и аппараты для его реализации
4.4 Медицинские морозильники для хранения замороженной плазмы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Одним из необходимых условий эффективности компонентского донорства является использование биологически высокополноценной свежезамороженной плазмы (СЗП) с высоким содержанием активных веществ, в том числе фактора VIII (антигемофильного глобулина, ответственного за свертывание крови) [1-15].
Замораживание - это критический шаг в консервировании плазмы. Во время замораживания образуется чистый лед, а растворимые компоненты плазмы концентрируются в остающейся воде. Когда превышен предел растворимости, каждый компонент образует кристаллы, на которые можно действовать антикоагулянтом.
Образование льда зависит от скорости отвода тепла, в то время как скорость диффузии компонентов определяет их перемещение в пространстве. При низких скоростях замораживания диффузия компонентов однозначно определяется скоростью образования льда. Все растворенные компоненты постепенно концентрируются в центре контейнера с плазмой. Так как при этом смещение всех растворенных веществ происходит одновременно, молекулы фактора VIII подвергаются длительное время воздействию высоких концентраций солей и тем самым инактивируются.
При высоких скоростях замораживания кристаллизация льда в пространстве идет быстрее смещения отдельных компонентов, и их маленькие отвердевшие кластеры оказываются равномерно вкрапленными в лед без длительного воздействия концентрированных солей на фактор VIII.
Как показали исследования, при низких скоростях замораживания (менее 10°С/мин.), реализующихся при использовании бытовых морозильников, внеклеточная вода замерзает раньше, чем внутриклеточная, вызывая такой осмотический градиент, при котором вода диффундирует из клетки вовне ее. В итоге, клетка теряет воду и становится обезвоженной. Это приводит к значительной дегидратации, а внутриклеточная гипертензия вызывает серьезные повреждения клетки.

При больших скоростях замораживания (более 10°С/мин.) осмотический градиент не успевает развиться, вследствие чего дегидратация и снижение объема клетки минимальны.
Основные производственно-технологические задачи, решаемые в учреждениях службы крови, - это получение компонентов крови с максимально высоким содержанием биологически активных компонентов. Именно реализация на первичных стадиях заготовки крови оптимальных температурно-энергетических условий протекания технологических процессов определяет последующую биологическую эффективность ее компонентов.
Важнейшим этапом, определяющим получение биологически высокополноценной свежезамороженной плазмы (СЗП), является реализация высокоскоростного процесса ее замораживания. При наличии в стране острого дефицита компонентов донорской крови и, в первую очередь, плазмы, поиск методологических и аппаратурных путей обеспечения их максимальной биологической полноценности имеет весьма важное научно-практическое значение.
Практическое отсутствие отечественных морозильных аппаратов, обеспечивающих высокоскоростное замораживание плазмы, высокие цены зарубежных аппаратов, недоступные для широкого круга медицинских учреждений различного уровня, наряду с острой потребностью в больших количествах биологически высокополноценных компонентов донорской крови, определяют актуальность выполненных в диссертации научно-технических и медико-биологических исследований, конечным итогом и целью которых явилось формулирование совокупности конструкторско-технических решений, реализованных в нескольких принципиально новых модификациях высокоэффективных быстрозамораживателях, а также разработка технологических рекомендаций, определяющих оптимальные способы замораживания плазмы, обеспечивающие ее максимально высокую биологическую полноценность.
Х.^у ^ 'У ХъСгУг&П)
Теплофизическая модель процесса затвердевания плазмы в полимерном контейнере
Рисунок 2