طراحی و ساخت دستگاه تست مبدل حرارتی خون ریه مصنوعی خارج از بدن و بررسی عملکرد آن به روش پایش مستقیم

کنترل دمای خون خارج از بدن در مواردی مانند ابتلا به نارسایی های ریوی و اعمال جراحی قلب باز که برای تأمین اکسیژن مورد نیاز بدن بیمار، باید از ریه مصنوعی استفاده شود، به عنوان مهمترین پارامتر در کنترل دمای بدن مطرح می باشد. علاوه بر این با کنترل دمای بدن می توان میزان مصرف اکسیژن بدن را نیز کنترل کرد. از این رو برای تنظیم دمای بدن از مبدل حرارتی خون به عنوان بخشی از ریه مصنوعی استفاده می شود. شرایط فوق سبب افت حرارت و افت فشار در سامانه گردش خون می شود، بنابراین نیاز به سامانه های ارزیابی آزمایشگاهی کنترل و پایش پارامتر های انتقال حرارت ریه مصنوعی اهمیت ویژه ای یافته است. دستگاه ریه مصنوعی خارج از بدن برای اولین بار در کشور در مرکز پژوهشی فناوری-های نوین در مهندسی علوم زیستی دانشگاه تهران با استفاده از فناوری غشائی طراحی و ساخته شد. بدین منظور برای مطالعه شرایط بهینه انتقال حرارت در ریه مصنوعی، در این پژوهش با بهره گیری از امکانات موجود در کشور با توجه به استاندارد های جهانی در زمینه آزمایش مبدل های حرارتی ریه مصنوعی، سامانه آزمایشگاهی بررسی عملکرد حرارتی ریه مصنوعی خارج از بدن به روش پایش مستقیم برای کنترل و ارزیابی پارامتر های عملیاتی نظیر دبی، درجه حرارت و فشار، برای اولین بار با همکاری محققین این مرکز و دانشکده مکانیک دانشگاه کاشان طراحی و ساخته شده است. با استفاده از سامانه آزمایشی ساخته شده، مطالعه بر روی دو نوع مختلف از ریه های مصنوعی موجود با مبدل های حرارتی پلیمری و فلزی انجام شده است. نتایج نشان داده است که در هر دو مبدل حرارتی، با افزایش دبی سیال سرد (خون)، راندمان حرارتی کاهش یافته و با افزایش دبی سیال گرم (آب)، راندمان حرارتی افزایش می یابد. با افزایش دبی سیال های گرم و سرد، افت فشار در مسیر آنها افزایش می یابد. نرخ تغییرات راندمان حرارتی نیز با افزایش دبی سیال گرم کاهش یافته، در واقع با گذشتن دبی سیال گرم از حدی مشخص، تغییرات راندمان حرارتی ناچیز می شود. همچنین در شرایط یکسان، مقدار راندمان مبدل حرارتی پلیمری نسبت به مبدل فلزی بیشتر می باشد. میزان افت فشار نیز در مبدل حرارتی پلیمری، بیشتر از مبدل فلزی است.