Применение диффузии в медицине аппарат искусственная почка

Содержание

Показание к использованию аппарата искусственной почки: принцип работы и стоимость

Применение диффузии в медицине аппарат искусственная почка

Среди всех, кто страдает от проблем с почками, немало больных с острой или хронической формой почечной недостаточности.

Патология такого рода предполагает, что у почек отсутствует возможность функционировать в нормальном режиме, обеспечивая обработку и вывод мочи из организма.

А значит, большая часть продуктов распада остается в нем, постепенно отравляя его и нарушая работу других органов.

Если пациенту с подобными проблемами не будет вовремя оказана медицинская помощь, болезнь может быстро набирать обороты вплоть до летального исхода.

Основная информация

Специально для таких случаев и был создан аппарат, получивший название «искусственная почка», который позволяет очищать кровь пациентов от токсинов.

Регулярное проведение подобной процедуры дает человеку возможность вести активный образ жизни, несмотря на то, что его почки продолжают «трудиться» не в полную силу.

Попробуем разобраться, по какому же принципу устроена искусственная почка, и как осуществляется сама процедура очистки крови?

Показания к проведению процедуры

Процесс очистки крови с помощью искусственной почки, или гемодиализ, базируется на ее фильтрации и выводе токсинов из организма вместе с мочой.

В норме эту задачу, равно как и поддержание солевого баланса, должны выполнять почки, но в некоторых случаях они утрачивают такую способность. Гемодиализ необходим при:

  • острой и хронической почечной недостаточности;
  • пиелонефрите;
  • остром гломерулонефрите;
  • отеке легких или мозга;
  • отравлении ядовитыми веществами;
  • передозировке наркотических средств или лекарственных препаратов;
  • сахарном диабете.

В целом, потребность в искусственной почке возникает, когда сами органы могут выполнять свои функции не больше, чем на 10-15%.

Во время гемодиализа именно аппарат принимает на себя некоторые их «обязанности», обеспечивая необходимый уровень кровяного давления и поддерживая водный и кислотно-щелочной баланс в организме.

Чаще всего процедура назначается пациенту еще до развития серьезных осложнений, способных поставить под угрозу его жизнь.

Что такое «искусственная почка»?

Первая модель аппарата, способного поддержать функционирование почек, была создана в 1913 году, а уже через столетие искусственная почка стала полностью автоматизированной, очищающей кровь посредством специальной мембраны.

Благодаря ее особой структуре наружу выводятся только лишь токсичные вещества и патогенные бактерии, тогда как все важные микроэлементы и минералы остаются в организме в необходимом количестве.

Сам аппарат представляет собой машину весом около 80 кг, работающую по принципу насоса. Соответственно, кровь вначале принимается от пациента, затем тщательно очищается и возвращается обратно.

Для этого предназначено особое устройство — диализатор, состоящий из большого количества трубочек, по которым и протекает нуждающаяся в очистке кровь.

В результате организм человека избавляется от мочевины и ее соединений, образующихся во время метаболизма белков, креатинина, лишней жидкости, барбитуратов, фенобарбитала, различных ядовитых соединений, а также метилового и этилового спирта.

Проведение гемодиализа

Для определенной категории людей выбор именно этого способа поддержания работы почек становится единственным возможным решением для сохранения жизни.

В среднем, гемодиализ занимает от 3 до 7 часов, но в особо тяжелых случаях может требовать и больше времени.

При хронической форме почечной недостаточности процедуру обязательно следует повторять не менее 2-4 раз в неделю, а в случае обострения заболевания гемодиализ проводится ежедневно вплоть до стабилизации состояния — начала самостоятельного функционирования почек и очищения организма от скопившихся за это время токсинов.

Гемодиализ выполняется в специализированных отделениях или медицинских центрах под строгим наблюдением специалиста-нефролога или реаниматолога. Процедуре всегда предшествует специальная подготовка пациентов.

Во-первых, проблемы с почками часто негативно сказываются на состоянии сосудов, а потребность в постоянном извлечении и введении крови только усугубляет ситуацию.

Чтобы избежать осложнений, медики используют один из существующих вариантов:

  • формируют из артерии и вены на предплечье фистулу, благодаря чему сосудистые стенки, более плотные и толстые, могут выдерживать ежедневные нагрузки;
  • вшивают в вену, расположенную в области паха, катетер, который пригоден для проведения гемодиализа сразу же после окончания операции.

Также пациенту перед процедурой обязательно измеряют пульс, давление и вес, чтобы определить, какой объем воды необходимо удалить из его организма.

Принцип работы аппарата

Проведение гемодиализа строится на взаимодействии крови больного со специальным диализирующим раствором.

Он снаружи омывает трубочки, из которых состоит диализатор, и по которым, соответственно, движется кровь пациента.

Их стенки изготовлены из полупроницаемой мембраны, и именно через нее посредством диффузии и осмоса в диализирующий раствор попадают все токсины, в первую очередь, азотистые соединения, мочевина и излишки микроэлементов.

Особый состав диализирующего раствора позволяет приблизить к норме уровень электролитов в крови больного, восстановить щелочной баланс крови, вывести из нее лишнюю жидкость и снизить риск образования тромбов в сосудах.

Также искусственная почка всегда оснащена устройством, препятствующим образованию пузырьков воздуха, которые могут вызвать закупорку сосудов.

После процедуры обязательно проводится замер количества мочевины и ее соединений в крови пациента, а использованный диализирующий раствор сливается и заменяется новым.

Стоимость данного процесса

Проведение гемодиализа — сложный процесс, требующий использования дорогостоящего оборудования, расходных материалов и присутствия квалифицированных специалистов.

А значит, и стоимость его будет соответствующая. В среднем, она составляет несколько тысяч рублей за 1 процедуру, колеблясь в пределах от 3,5 до 6,5 тыс. в зависимости от региона России.

Расходы можно сократить, если отказаться от проведения гемодиализа в стационаре и использовать мобильный аппарат искусственной почки дома.

Но в этом случае существенным минусом будет отсутствие опытного специалиста, который бы отслеживал состояние пациента во время процедуры, определяя уровень артериального давления и измеряя пульс.

Осуществление в домашних условиях

Проведение гемодиализа на дому стало возможным благодаря специальным переносным аппаратам, сконструированным по принципу искусственной почки и позволяющим очищать кровь в более комфортных для пациента условиях, без ежедневных поездок в больницу.

Они весят от 4 до 7 кг, в зависимости от модели, и во многих странах давно считаются наиболее оптимальным вариантом для больных с хронической почечной недостаточностью.

Однако, во время обострения заболевания лечение все-таки лучше проводить в стационаре, где состояние пациента будет постоянно контролироваться медиками.

Среди плюсов использования искусственной почки в домашних условиях прежде всего можно выделить безопасность, так как оборудованием будет постоянно пользоваться только один человек. Кроме этого, гемодиализ на дому позволяет не отрываться от рабочего графика, например, и не тратить время на поездки до больницы и обратно.

Но есть и свои минусы: стоимость мобильных аппаратов для очистки крови достигает 15-20 тыс. долларов, а их использование в домашних условиях без предварительного обучения и контроля специалиста в течение первых процедур недопустимо и опасно для жизни больного.

Побочные эффекты

Как и у любой медицинской процедуры, у гемодиализа посредством искусственной почки есть свои побочные действия:

  • повышение или понижение артериального давления;
  • анемия;
  • тошнота, приступы рвоты;
  • онемение конечностей;
  • мышечные судороги;
  • боли в области спины или груди и т. д.

В некоторых случаях у пациентов также могут наблюдаться аллергические реакции.

И хотя проявление этих побочных эффектов встречается нечасто, любое ухудшение самочувствия больного во время процедуры требует особого внимания лечащего врача и, при необходимости, назначения специальных лекарственных препаратов, способных снять неприятные симптомы.

В целом, именно благодаря использованию аппарата искусственной почки многим пациентам с тяжелыми формами заболеваний удалось спасти жизнь и продлить ее даже на несколько десятилетий, а сама почечная недостаточность перестала считаться смертельным недугом, не оставляющим больному особого выбора.

Рекомендуем другие статьи по теме

Источник: https://UroHelp.guru/pochki/metody/tradicionnye/apparat-iskusstvennoi.html

Применение диффузии в медицине. Аппарат «искусственная почка» Осмос

Применение диффузии в медицине аппарат искусственная почка

Диффузия

Примером диффузии может служить перемешивание газов (например, распространение запахов) или жидкостей (если в воду капнуть чернил, то жидкость через некоторое время станет равномерно окрашенной). Другой пример связан с твёрдым телом: атомы соприкасающихся металлов перемешиваются на границе соприкосновения. Важную роль диффузия частиц играет в физике плазмы .

Обычно под диффузией понимают процессы, сопровождающиеся переносом материи , однако иногда диффузионными называют также другие процессы переноса: теплопроводность , вязкое трение и т. п.

Скорость протекания диффузии зависит от многих факторов. Так, в случае металлического стержня тепловая диффузия проходит очень быстро. Если же стержень изготовлен из синтетического материала, тепловая диффузия протекает медленно. Диффузия молекул в общем случае протекает ещё медленнее.

Например, если кусочек сахара опустить на дно стакана с водой и воду не перемешивать, то пройдёт несколько недель, прежде чем раствор станет однородным. Ещё медленнее происходит диффузия одного твёрдого вещества в другое.

Например, если медь покрыть золотом , то будет происходить диффузия золота в медь, но при нормальных условиях (комнатная температура и атмосферное давление) золотосодержащий слой достигнет толщины в несколько микронов только через несколько тысяч лет.

Количественно описание процессов диффузии было дано немецким физиологом А. Фиком (англ.) в 1855 г.

Общее описание

Все виды диффузии подчиняются одинаковым законам. Скорость диффузии пропорциональна площади поперечного сечения образца, а также разности концентраций , температур или зарядов (в случае относительно небольших величин этих параметров).

Так, тепло будет в четыре раза быстрее распространяться через стержень диаметром в два сантиметра, чем через стержень диаметром в один сантиметр. Это тепло будет распространяться быстрее, если перепад температур на одном сантиметре будет 10 °C вместо 5 °C.

Скорость диффузии пропорциональна также параметру, характеризующему конкретный материал. В случае тепловой диффузии этот параметр называется теплопроводность , в случае потока электрических зарядов — электропроводность .

Количество вещества, которое диффундирует в течение определённого времени, и расстояние, проходимое диффундирующим веществом, пропорциональны квадратному корню времени диффузии.

Диффузия представляет собой процесс на молекулярном уровне и определяется случайным характером движения отдельных молекул. Скорость диффузии в связи с этим пропорциональна средней скорости молекул.

В случае газов средняя скорость малых молекул больше, а именно она обратно пропорциональна квадратному корню из массы молекулы и растёт с повышением температуры. Диффузионные процессы в твёрдых телах при высоких температурах часто находят практическое применение.

Например, в определённых типах электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) применяется металлический торий , продиффундировавший через металлический вольфрам при 2000 °C.

Если в смеси газов масса одной молекулы в четыре раза больше другой, то такая молекула передвигается в два раза медленнее по сравнению с её движением в чистом газе. Соответственно, скорость диффузии её также ниже. Эта разница в скорости диффузии лёгких и тяжёлых молекул применяется, чтобы разделять субстанции с различными молекулярными весами.

В качестве примера можно привести разделение изотопов . Если газ, содержащий два изотопа, пропускать через пористую мембрану, более лёгкие изотопы проникают через мембрану быстрее, чем тяжёлые. Для лучшего разделения процесс производится в несколько этапов. Этот процесс широко применялся для разделения изотопов урана (отделение 235 U от основной массы 238 U).

Поскольку такой способ разделения требует больших энергетических затрат, были развиты другие, более экономичные способы разделения. Например, широко развито применение термодиффузии в газовой среде. Газ, содержащий смесь изотопов, помещается в камеру, в которой поддерживается пространственный перепад (градиент) температур.

При этом тяжёлые изотопы со временем концентрируются в холодной области.

Уравнения Фика

С точки зрения термодинамики движущим потенциалом любого выравнивающего процесса является рост энтропии . При постоянных давлении и температуре в роли такого потенциала выступает химический потенциал µ, обуславливающий поддержание потоков вещества. Поток частиц вещества пропорционален при этом градиенту потенциала

~

В большинстве практических случаев вместо химического потенциала применяется концентрация C. Прямая замена µ на C становится некорректной в случае больших концентраций, так как химический потенциал перестаёт быть связан с концентрацией по логарифмическому закону. Если не рассматривать такие случаи, то вышеприведённую формулу можно заменить на следующую:

которая показывает, что плотность потока вещества J пропорциональна коэффициенту диффузии D [()] и градиенту концентрации. Это уравнение выражает первый закон Фика. Второй закон Фика связывает пространственное и временное изменения концентрации (уравнение диффузии):

Коэффициент диффузии D зависит от температуры. В ряде случаев в широком интервале температур эта зависимость представляет собой уравнение Аррениуса .

Дополнительное поле, наложенное параллельно градиенту химического потенциала, нарушает стационарное состояние. В этом случае диффузионные процессы описываются нелинейным уравнением Фоккера-Планка . Процессы диффузии имеют большое значение в природе:

  • Питание, дыхание животных и растений;
  • Проникновение кислорода из крови в ткани человека.

Геометрическое описание уравнения Фика

Во втором уравнении Фика в левой части стоит скорость изменения концентрации во времени, а в правой части уравнения — вторая частная производная, которая выражает пространственное распределение концентрации, в частности, выпуклость функции распределения температур, проецируемую на ось х.

См. также

  • Поверхностная диффузия — процесс, связанный с перемещением частиц, происходящий на поверхности конденсированного тела в пределах первого поверхностного слоя атомов (молекул) или поверх этого слоя.

Литература

  • Бокштейн Б. С. Атомы блуждают по кристаллу. — М.: Наука, 1984. — 208 с. — (Библиотечка «Квант» . Вып. 28). — 150 000 экз.

Ссылки

  • Диффузия (видеоурок, программа 7 класса)
  • Диффузия примесных атомов на поверхности монокристалла

Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

  • Монгольская кириллица
  • Фоккер, Адриан

Смотреть что такое «Диффузия» в других словарях:

    ДИФФУЗИЯ — [лат. diffusio распространение, растекание] физ., хим. проникновение молекул одного вещества (газа, жидкости, твердого тела) в другое при их непосредственном соприкосновении или через пористую перегородку. Словарь иностранных слов. Комлев Н.Г.,… … Словарь иностранных слов русского языкаДиффузия — – проникновение в среду частиц одного вещества частиц другого вещества, происхо дящее вследствие теплового движения в направлении уменьшения концентрации другого вещества. [Блюм Э. Э. Словарь основных металловедческих терминов. Екатеринбург … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материаловДИФФУЗИЯ Современная энциклопедияДИФФУЗИЯ — (от лат. diffusio распространение растекание, рассеивание), движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или к установлению равновесного распределения концентраций частиц данного сорта в среде. В отсутствие… … Большой Энциклопедический словарьДИФФУЗИЯ — ДИФФУЗИЯ, перемещение вещества в смеси из область с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией, вызванное случайным перемещением отдельных атомов или молекул. Диффузия прекращается, когда исчезает градиент концентрации. Скорость… … Научно-технический энциклопедический словарьдиффузия — и, ж. diffusion f., нем. Diffusion

Источник: https://smasterim.ru/treatment-of-bronchitis/primenenie-diffuzii-v-medicine-apparat-iskusstvennaya-pochka-osmos/

Виды и принцип работы аппарата «искусственная почка», процедура гемодиализа

Применение диффузии в медицине аппарат искусственная почка

Острая и хроническая почечная недостаточность – серьезные патологии, при которых органы не функционируют должным образом.

Из-за нарушения работы выделительной системы возможен застой мочи. Без очищения организма путем регулярного выведения продуктов метаболизма начинается интоксикация.

Если такому пациенту своевременно не оказать квалифицированную помощь, отравление организма продуктами жизнедеятельности может привести к летальному исходу.

Для выведения токсичных веществ необходимы процедуры с использованием аппарата «искусственная почка».

Что такое искусственная почка

Для удаления токсинов из крови инженерами создан медицинский аппарат, именуемый «искусственная почка». Вес стационарного оборудования составляет более 80 кг.

Такой прибор очищает кровь от отходов жизнедеятельности. Сама процедура называется гемодиализом.

В основе аппарата «искусственная почка» (АИП) лежат биологические процессы очищения организма от токсичных веществ и их выведения, осуществляемые почками. При проведении гемодиализа объем крови пациента не меняется.

Основные виды аппаратов «искусственная почка»

По конструкции оборудование для гемодиализа бывает трех видов:

  • стационарное. Это громоздкий аппарат, устанавливаемый в клиниках;
  • портативное. Уменьшенный переносной аналог стационарного аппарата, который может использоваться в домашних условиях;
  • имплантируемая искусственная почка. Использование на практике  такого аппарата пока не представляется возможным, так как это новейшая разработка ученых, которая на данный момент проходит необходимые тесты.

Существует несколько основных видов аппаратов для гемодиализа, отличающихся по типу фильтров:

  1. Дисковые. Такие конструкции состоят из 25-35 пластин, выступающих в роли каркаса. Между ними размещается по 2 листа полупроницаемой мембраны. Пластины защищают мембраны от разрыва. Между листами протекает кровь. Недостатком такого типа аппарата является небольшой объем обрабатываемой жидкости.
  2. Капиллярные. В таких моделях мембрана состоит из множества полых волокон. Кровь проходит внутри капилляров, которые снаружи омываются диализирующим раствором.

Мембраны по скорости фильтрации разделяются на следующие группы:

  • обычные (средняя скорость);
  • высокоэффективные (высокая скорость);
  • высокоточные (высокая точность при средней скорости).

Каждая больница стремится приобрести наиболее современную модель аппарата. Однако из-за высокой стоимости не всем учреждениям они по карману.

Стационарный аппарат искусственная почка

Стационарный аппарат – это устройство для поддержания почек, устанавливаемое в лечебном заведении. Конструкция такого прибора состоит из:

  • гемодиализатора с фильтрационной мембраной;
  • системы очистки воды;
  • насосной станции;
  • монитора.

Для удобства пациента рядом с аппаратом устанавливается кресло-кровать.

Современные модели оборудования для гемодиализа могут работать автономно. Они контролируют состояние пациента, сами изготавливают диализирующий раствор, корректируют его состав в зависимости от показателей больного.

В этом случае автоматизирован весь цикл, включая заполнение систем и их промывку.

Процедуры гемодиализа проводятся амбулаторно или в условиях стационара.

Очищение крови требует строго контроля со стороны медперсонала. Это позволяет предупредить возможные осложнения, которые могут возникать после процедуры.

Портативная искусственная почка

Благодаря новым разработкам производителей медицинского оборудования пациенты с болезнями почек обрели возможность проводить процедуру в домашних условиях. Портативная искусственная почка небольшая по весу (от 4 до 7 кг), но эффективная.

Преимуществами такого аппарата являются:

  • отсутствие необходимости обращаться в больницу;
  • возможность проведения жизненно важной процедуры в комфортных условиях;
  • безопасность благодаря индивидуальному использованию аппарата.

Однако наряду с преимуществами есть и недостатки: высокая стоимость портативной «искусственной почки» и необходимость предварительного обучения пользователей управлению прибором.

Имплантируемая искусственная почка

Разработки в области медицины не прекращаются. Недавно ученые из США представили новый аппарат – «искусственную почку» для имплантации. Это устройство призвано решить проблему нехватки донорских почек для пересадки.

Суть разработки состоит в проведении операции по вживлению в человеческий организм компактного устройства, которое сможет выполнять функцию почек.

Оно содержит биологические фильтры, состоящие из почечных клеток. Работать устройства будет благодаря естественному давлению крови.

Пока устройство проходит испытания в лабораторных условиях. Разработки проводятся для усовершенствования аппарата и повышения эффективности очищения крови.

Показания к проведению гемодиализа

Фильтрацию крови при помощи аппарата назначают в следующих случаях:

  • острая или хроническая почечная недостаточность;
  • пиелонефрит;
  • острый гломерулонефрит;
  • сахарный диабет;
  • отек легкого либо мозга;

Однако не только болезни почек и нарушение функции выделения могут стать причиной назначения гемодиализа. Манипуляция необходима при отравлениях токсинами.

Гемодиализ может назначаться для очищения организма при передозировке наркотических веществ, алкогольной интоксикации, отравлении химическими веществами и биологическими ядами.

Противопоказания

Существует ряд противопоказаний для проведения гемодиализа:

  • кровотечения различного характера;
  • тяжелая форма артериальной гипертензии;
  • инфекционные заболевания;
  • инфаркт и ишемический инсульт;
  • туберкулез в открытой форме;
  • онкологические заболевания;
  • заболевания центральной нервной системы;
  • сахарный диабет у пациентов старше 70 лет;
  • патологии, влияющие на свертываемость крови.

Также не проводят процедуру фильтрации крови лицам старше 80 лет и пациентам, у которых два или более хронических заболевания.

Однако есть исключение: когда речь идет о спасении жизни пациента, противопоказания не принимаются во внимание. Его подключают к аппарату для очищения организма от токсинов, а при возникновении побочных эффектов назначают дополнительное лечение.

Возможные осложнения

Никто не может предугадать реакцию организма на специфическое вмешательство.

Процесс очистки может быть сопряжен с рядом побочных эффектов даже при условии применения современных аппаратов «искусственной почки»:

  • анемия;
  • тошнота и рвотные позывы;
  • онемение конечностей;
  • изменение артериального давления;
  • судороги в мышцах;
  • болевые ощущения в области груди либо спины.

При несоблюдении стерильности при проведении процедуры возможно присоединение  инфекциями. Крайне редко наблюдаются аллергические реакции.

Кроме того, вероятно возникновение таких осложнений, как перикардит (воспаление оболочки сердца) и поражение костей. При возникновении осложнений пациенту необходимо обратиться к лечащему врачу для назначения курса лечения.

В заключение

Почечная недостаточность – тяжелое заболевание, которое значительно снижает качество жизни. Постепенное отравление организма негативно влияет на все системы и органы.

Однако процедуры гемодиализа в комплексе с другими методами лечения позволяют продлить жизнь человека. Главное – проводить их в соответствии с правилами.

Эффективность применения аппарата «искусственная почка» зависит от состояния больного и особенностей его организма.

Источник: https://propochki.info/lechenie/vidy-i-printsip-raboty-apparata-iskusstvennaya-pochka-protsedura-gemodializa

Диффузия

Диффузия — это волшебный процесс проникновения мельчайших частиц одного вещества в межмолекулярные пространства другого. Кстати, такое проникновение взаимно.

Знаете, как это слово переводится с латыни? Растекание, распространение.

Как протекает диффузия в жидкостях

Диффузия может наблюдаться при взаимодействии любых веществ: жидких, газообразных и твердых.

Чтобы узнать, как протекает диффузия в жидкостях, можно попробовать бросить несколько крупинок краски, молотого грифеля или, например, марганцовки в прозрачный сосуд с чистой водой. Лучше, если сосуд этот будет высоким.

Что мы увидим? Сначала кристаллики под действием силы тяжести опустятся на дно, но через некоторое время вокруг них появится ореол окрашенной воды, который будет растекаться и растекаться.

Если не подходить к данным сосудам хотя бы несколько недель, мы обнаружим, что вода окрасится практически полностью.

Еще один наглядный пример. Для того чтобы сахар или соль растворились быстрее, их нужно размешать в воде. Но если этого не сделать, сахар или соль самостоятельно растворятся через некоторое время: чай или компот станут сладкими, а суп или рассол — солеными.

Как протекает диффузия в жидкостях: опыт

Для того чтобы определить, как скорость диффузии зависит от температуры вещества, можно провести небольшой, но весьма показательный опыт.

Возьмем два стакана одинакового объема: один — с холодной водой, другой — с горячей. Насыпаем в оба стакана равное количество растворимого порошка (например, кофе или какао).

В одном из сосудов порошок начнет растворяться интенсивнее.

Знаете, в каком именно? Догадаетесь? Там, где температура воды выше! Ведь диффузия протекает в ходе беспорядочного хаотичного движения молекул, а при высоких температурах это движение происходит намного быстрее.

Диффузия может происходить в любых веществах, различается лишь время протекания этого явления. Самая высокая скорость — в газах.

Именно поэтому нельзя хранить в холодильнике сливочное масло рядом с селедкой или салом, натертым мелко порубленным чесноком. Далее следуют жидкости (от меньшей плотности к наибольшей).

И самая медленная — диффузия твердых тел. Хотя на первый взгляд диффузии в твердых телах не бывает.

Диффузия

Примером диффузии может служить перемешивание газов (например, распространение запахов) или жидкостей (если в воду капнуть чернил, то жидкость через некоторое время станет равномерно окрашенной). Другой пример связан с твёрдым телом: атомы соприкасающихся металлов перемешиваются на границе соприкосновения. Важную роль диффузия частиц играет в физике плазмы .

Обычно под диффузией понимают процессы, сопровождающиеся переносом материи , однако иногда диффузионными называют также другие процессы переноса: теплопроводность , вязкое трение и т. п.

Скорость протекания диффузии зависит от многих факторов. Так, в случае металлического стержня тепловая диффузия проходит очень быстро. Если же стержень изготовлен из синтетического материала, тепловая диффузия протекает медленно. Диффузия молекул в общем случае протекает ещё медленнее.

Например, если кусочек сахара опустить на дно стакана с водой и воду не перемешивать, то пройдёт несколько недель, прежде чем раствор станет однородным. Ещё медленнее происходит диффузия одного твёрдого вещества в другое.

Например, если медь покрыть золотом , то будет происходить диффузия золота в медь, но при нормальных условиях (комнатная температура и атмосферное давление) золотосодержащий слой достигнет толщины в несколько микронов только через несколько тысяч лет.

Количественно описание процессов диффузии было дано немецким физиологом А. Фиком (англ.) в 1855 г.

Применение диффузии в медицине

Применение диффузии в медицине аппарат искусственная почка

Аппарат «искусственная почка»

Боле 30 лет назад немецкий врач Вильям Кольф применил аппарат «искусственная почка». С тех пор он применяется: для неотложной хронической помощи при острой интоксикации; для подготовки больных с хронической почечной недостаточностью к трансплантации почек; для длительного (10-15 лет) жизнеобеспечения больных с хроническим заболеванием почек.

Применение аппарата «искусственная почка» становится в большей мере терапевтической процедурой, аппарат применяется как в клинике, так и в домашних условиях. С помощью аппарата проводилась подготовка реципиента к первой в мире успешной трансплантации почки, проведенной в 1965 г. академиком Б.В. Петровским.

Аппарат представляет собой гемодиализатор, в котором кровь соприкасается через полупроницаемую мембрану с солевым раствором.

Вследствие разности осмотических давлений из крови в солевой раствор сквозь мембрану проходят ионы и молекулы продуктов обмена (мочевина, мочевая кислота), а также различные токсические вещества, подлежащие удалению из организма.

Аппарат представляет собой систему из плоских каналов, разделенных тонкими целлофановыми мембранами, по которым встречными потоками медленно движутся кровь и диализат — солевой раствор, обогащенный газовой смесью CO2 + О2 Аппарат подключается к кровеносной системе больного с помощью катетеров, введенных в полую (вход крови в диализат) и локтевую (выход) вены. Диализ продолжается 4-6 ч. Этим достигается очистка крови от азотистых шлаков при недостаточной функции почек, т.е. осуществляется регулирование химического состава крови.

Разобраться и понять формы диффузии, осмос и диализ вам поможет следующее сообщение.

Диффузия находит широкое применение в промышленности и повседневной жизни. На явлении диффузии основана диффузионная сварка металлов. Методом диффузионной сварки без применения припоев, электродов и флюсов соединяют между собой металлы, неметаллы, металлы и неметаллы, пластмассы.

Детали помещают в закрытую сварочную камеру с сильным разряжением, сдавливают и нагревают до 800 градусов. При этом происходит интенсивная взаимная диффузия атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов.

Диффузионная сварка применяется в основном в электронной и полупроводниковой промышленности, точном машиностроении.

Для извлечения растворимых веществ из твердого измельченного материала применяют диффузионный аппарат. Такие аппараты распространены главным образом в свеклосахарном производстве, где их используют для получения сахарного сока из свекловичной стружки, нагреваемой вместе с водой.

Существенную роль в работе ядерных реакторов играет диффузия нейтронов, то есть распространение нейтронов в веществе, сопровождающееся многократным изменением направления и скорости их движения в результате столкновения с ядрами атомов. Диффузия нейтронов в среде аналогична диффузии атомов и молекул в газах и подчиняется тем же закономерностям.

В результате диффузии носителей в полупроводниках возникает электрический ток, Перемещение носителей заряда в полупроводниках обусловлено неоднородностью их концентрации.

Для создания, например, полупроводникового диода в одну из поверхностей германия вплавляют индий.

Вследствие диффузии атомов индия в глубь монокристалла германия в нем образовывается р-n — переход, по которому может идти значительный ток при минимальном сопротивлении.

На явлении диффузии основан процесс металлизации — покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств, отличных от свойств металлизируемого материала.

Применяется для защиты изделий от коррозии, износа, повышения контактной электрической проводимости, в декоративных целях, так, для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Она заключается в том, что стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи.

Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от температуры и времени выдержки деталей в термической печи.

О применении диффузии — демонстрируется видео-сюжет из научного фильма «Диффузия».

Но, не всегда диффузия благо для человека. Следующие сообщения показывают это.

Page 3

диффузия частица хаотичный

К сожалению, необходимо отметить и вредные проявления этого явления. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год.

Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов.

Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 триллионов тонн.

Загрязнение водоёмов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода в воде, что плохо для водных организмов.

Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают. Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб, труб тепловых электростанций устанавливают специальные фильтры. Такие фильтры установлены, например на ТЭЦ в Ленинском районе Челябинска, но установка их стоит очень дорого.

Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты.

Page 4

Итак, наша конференция подходит к концу. Мы рассмотрели диффузию с точки зрения химии, физики, биологии. Проверим таблицы, в которых вы начали работать в начале урока (проверка таблицы).

Обратимся вновь к пословицам. Как вы думаете, диффузия каких веществ описывается в каждой пословице (работа с пословицами)?

А сейчас подумайте и назовите положительные и отрицательные проявления диффузии (работа по составлению плаката, на нем заранее записано: «Диффузия — за и против»).

Мы видим, как велико значение диффузии в неживой природе, а существование живых организмов было бы невозможно, если бы не было этого явления. К сожалению, приходится бороться с отрицательным проявлением этого явления, но положительных факторов намного больше и поэтому мы говорим об огромном значении диффузии в природе.

Природа широко использует возможности, заложенные в процессе диффузионного проникновения, играет важнейшую роль в поглощении питания и насыщении кислородом крови. В пламени Солнца, в жизни и смерти далёких звезд, в воздухе, которым мы дышим, всюду мы видим проявление всемогущей и универсальной диффузии.

Источник: https://studwood.ru/1911578/matematika_himiya_fizika/primenenie_diffuzii_meditsine

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.