Вот реальная задача-проект и снова с колючим названием. Решил опубликовать это здесь: вдруг кому-то станет интересно. Можно решать эту проблему индивидуально, а можно сообща. Каждый волен выбирать как ему больше нравится.
Источник: https://gw.innocentive.com/ar/challenge/9932610
Вознаграждение - $20000 USD
Срок окончания – 17 марта 2011 г.
Опубликовано -17 января 2011 г.
Активных решателей – 325 (на 8 февраля 2011)
Заказчик желал бы приобрести предложения с конструкцией устройства, которое позволяло бы аккуратное и точное подкожное введение высоковязкостного лекарственного средства (ВЛС).
Закзчика совсем не интересуют решения, которые основаны на изменении вязкости дозируемого лекарственного средства (например, нагреванием или добавлением растворителя), что могло бы привести к изменению качества лекарства. Заказчик конкретно интересуется инженерными решениями, позволяющими доставлять ВЛС в том виде, как оно есть. Два возможных метода были уже рассмотрены заказчиком. Вот его мнение:
1. Использование механических усилителей – например, использование шприцевого насоса было бы непрактичным из-за расходов (порядка тысяч долларов), а также по др.причинам. К ним относятся сложность, использование переменного тока, значительное давление, приходящееся на плунжер, и повышенная вероятность его разрушения.
2. Использование пневматики – в этом случае применение прямой инъекции ВЛС давлением воздуха, возможно не будет эффективным. Предполагается, что результатом этого способа может оказаться «кольцевой эффект». ВЛС, расположенное только в центре устройства будет подаваться на его выход, в то время как ВЛС, находящееся по краям, будет продолжать оставться в устройстве. Так же как и в механических усилителях, проблема разрушения должна полностью приниматься во внимание и учитываться.
Отмечается, что устройство должно быть способно перемещать РВС с вязкостями до 20000-25000 сантипуаз (для сравнения, при комнатной температуре вода имеет вязкость примерно 1сП, мёд имеет вязкость 2000-10000 сП).
Рассматриваются любые предложения. Если интересуют другие технические требования заказчика, или есть вопросы – пишите. Постараюсь ответить.
Re: ШПРИЦ
Прошу прощения за вмешательство - но чем это отличается от моего первоначального предложения?..
Re: ШПРИЦ
В соответствии с формулой Пуазёйля площади нескольких маленьких дырок нииззя просто складывать, чтобы получить одну большую. Т.е. маленьких дырок нужно горааааздо больше.
Re: ШПРИЦ
Вы совершенно правы, речь шла именно о паскаль-секунд. Секунда была опущена непредумышленно.
На численный результат расчетов это не влияет.
У Alexа изначально был верный результат.
Re: ШПРИЦ
А, простите за нескромный вопрос, насколько (во сколько раз) именно "гораздо"? И как именно это следует из той самой формулы?
Заранее благодарен,
Александр.
Re: ШПРИЦ
Там, кстати, в этой формуле еще и длина фигурирует. Правда, всего лишь в первой степени, - но если длину уменьшить раз в 100, то во столько же раз уменьшится и необходимое усилие. Нельзя ли на этом сыграть?
Re: ШПРИЦ
Несомненно! Мне заданная длина с самого начала казалась преувеличенной. Даже конвенциональная процедура может быть выполнена иглой в два-три раза короче.
Сложность возникает за счет стереотипного представления о том, что игла должна вводиться под кожу под (очень) острым углом. Отсюда - для стандартного шприца - необходимость в большой длине.
Но игла не обязана быть прямолинейной и/или выходить из шприца по линии движения поршня.
Вот что пока, похоже, не учитывалось в расчетах, так это разница в давлениях. То есть подкожное давление в формулу не подставлялось.
Можно ли им (на фоне 4000 атм) пренебречь? Если это давление близко к атмосферному, то да?
Но действительно ли там, под кожей, давление близко к атмосферному?
Re: ШПРИЦ
Секундный объёмный расход
где
ρ — плотность жидкости, кг/м³;
p1 − p2 = Δp — перепад давления на концах капилляра, Па;
Q — секундный объёмный расход жидкости, м³/с;
R — радиус капилляра, м;
d — диаметр капилляра, м;
ν — коэффициент динамической вязкости, Па·с;
— длина трубы, м
"Гораздо" зависит от соотношения диаметров.
Всё замыкается на четвёртую степень диаметра.
Т.е. если диаметр иглы А больше диаметра иглы Б в 2 раза то чтобы получить площадь проходного сечения иглы диаметра А достаточно 4 игл диаметра Б.
Если же верить формуле то для создания того же скундного объёмного расхода нужно ... 16 игл диаметра Б.
Вот такое "гораздо"
Re: ШПРИЦ
Все верно :). Я именно такого ответа, в общем-то, и ожидал. Но вот какой вопрос возникает (и об этом я совсем недавно тоже мимоходом упомянул): данный расчет сделан в предположении, что длина иглы остается постоянной. А кто, собственно, сказал, что при уменьшении диаметра нужно будет выдерживать ту же самую длину?
Если предположить, что при уменьшении диаметра игл вдвое можно уменьшить их длину вчетверо, то, вроде бы, ничего больше и не нужно. Или все-таки нужно - тогда что именно?
С уважением,
Александр.
Re: ШПРИЦ
Это где же я утверждал, что нужно выдерживать ту же самую длину?
А вот по поводу угла введения иглы при подкожной иньекции действительно писал и ещё о нескольких вещах если использовать много коротких игл, чтобы вводить под прямым углом.
Почти все проблемы решаемые, кстати.
Re: ШПРИЦ
Уважаемый Григорий,
Прошу прощения, ежли чем задел. Не хотел, честно! Но "та же самая длина", на мой взгляд, следует просто из того, что в формуле учитывается повышение сопротивления игл за счет изменения четвертой стпени диаметра и не учитывается - за счет изменения первой степени длины. А тонкие иглы для подкожного введения лекарства по-всякому будут короче длинных игл для внутримышечного. Вопрос лишь - насколько короче. Но как раз здесь, как мне представляется, ресурсов довольно много.
А что касается угла введения лекарства - то я не совсем понимаю, честно говоря, о чем речь идет. Мне казалось, что под кожу (в отличие от внутримышечного введения) можно вводить хоть горизонтально. В чем разница-то состоит?
Заранее благодарен,
Александр.
Приятная новость
Alex, у меня есть для Вас хорошая новость.
Впрочем, для всех тех, кому лень считать, тоже приятная.
Мы брали для расчетов самый "неудачный" расклад - объемы, вязкость, время, длину, толщину...
Отсюда и устрашающие результаты.
Если же брать наиболее "удачный" состав параметров, то требуемое давление снижается на 4 до 5 порядков.
А это уже не намного сложнее, чем колесо у велосипеда накачать.
Зачем думать о плохом?
Re: Приятная новость
Конечно, стоит только увеличить время введения с 1 сек до 10 сек, как давление в 10 раз уменьшиться, стоит уменьшить длину иглы с 42 мм до 10 мм как еще в 4 раза давление уменьшиться.
Кстати, нашел такой вот шприц:
Re: Приятная новость
Alex, эта конструкция очень напомнила мне шприц-дозатор. Это не он?
Re: Приятная новость
Извините за вмешательство..
Вчера проконсультировался у медсестры всю жизнь проработавшей в процедурном.. Уверяет, что подкожно более чем 3 куб делать никогда не приходилось, но были случаи в два укола рядом.
И еще. Если диаметр поршня уменьшить до 4 мм, (сейчас 12), то останется найти "способ зарядки тонкого шприца вязким лекарством".
Re: ШПРИЦ
Для тех участников, кому в этой дипломатической переписке не все было понятно, хочу внести небольшое пояснение.
Ни Валман, ни invem, по непонятным пока причинам (возможно, из соображений тактичности), не упомянули о необходимости разделить полученное в Па давление на соответствующий коэффициент, благодаря которому численное значение уменьшается как раз на 5 порядков.
1 атм = 98066,5 Па
Re: Приятная новость
Здесь никто ни во что не вмешивается. Мы все совместно (и активно) работаем над одним общим проектом. Кажется.
ВИКИпедия утверждает, что "подкожный" предел и вовсе 2 мл. Зависит, вероятно, от типа кожи и способов фиксации пациента.
Диаметр поршня 12 мм, возможно, был когда-то стандартом для стеклянных многоразовых шприцов. Сегодняшние одноразовые шприцы имеют внешний размер 10мм и меньше.
Re: Приятная новость
Приветствую!
Это револьверный шприц, применяется для массовой вакцинации в ветеринарии.
Скорее всего есть такие же и шприцы-дозаторы вязких веществ, например в кондитерской промышленности (для крема, теста...), шприцы для смазки механизмов (для солидола), для выдавливания герметиков и клеев (уже приводил рисунок выше).
Re: Приятная новость
Только один вопрос: по вязкости-то клей, конечно, проходит, а вот как с диаметром дырки?
Re: Приятная новость
да, D^4 больше раз в 170 (0,838 против 3 мм), но и вязкость больше, например, у солидола в 10 раз, и длина иглы больше раза в 2-3 и площадь поршня больше тоже раз в 10.
Я к тому, что есть довольно много вязких веществ с вязкостью большей, чем в условии, которые человек вручную выдавливает и ничего, справляется.
Если оставить шприц как есть, без изменений, то это очень привлекательно, т.к. не изменяется надсистема. Но возникает задача, которую указал Задачедатель - просходит разрушение шприца. Для решения этой задачи предлагается одеть стандартный шприц в "бронижилет". Вот и все.
Re: Приятная новость
А если поставить задачу иначе? Пусть разрушение шприца просходит обязательно. Для одноразовых доз это не имеет значения.
Главное, перенести жидкость под кожу.
Другое дело, что в отдельных случаях по какой-то причине не удается закачать всю порцию. Вот тогда только возникает необходимость знать остаток. Для этой цели стеклянный шприц был хорош. Но он хрупок и разрушается при повышении давления выше предела прочности стекла.
Но может быть, мы все же дождемся еще ответов Заказчика на первичные вопросы...
Re: Приятная новость
Да.
И хотелось бы узнать, к какому биологическому виду относится "пациент".
Может 5 мл в некоторых случаях, "как слону бутылка лимонада" и 42 мм только-только пройдёт кожный покров.
Да и то там, где кожа "понежнее" будет:)
Re: Приятная новость
Очень приятная новость
Мне сразу почему-то вспомнился кадр из "Кавказской пленницы". Там таки было действительно три вида "пациентов" и три вида шприцов.
Гриша, а представляешь, какой гордостью наполнятся сердца участников нашего проекта, когда они узнают, что над решением этой задачи работают еще семь Мастеров ТРИЗ.
Независимо от нас, конечно.
Но в результате нашей "инициации".
Так что шансы на то, что проблема все же будет решена, растут не по дням, а по минутам.
ШПРИЦ-Ц
Утомленный вынужденной паузой, решил было воспользоваться опытом практикующих врачей.
И вот уже трое, в ответ на упомянутые в задаче 42 мм длины иглы, недоуменно вскидывают брови.
Для подкожной инъекции стараются брать как возможно короткие иглы.
Причем, одна из основных причин – опасение попасть в мышцу.
Кто-нибудь может внести ясность в этот вопрос?
Re: ШПРИЦ-Ц
Такого мощного контакта, да еще с тремя врачами у меня нет, но то, что иглы должны быть минимально возможной длины - это очевидно. Чем меньше длина шприца, тем меньшее давление надо создавать на его входной стороне.
Теперь еще такой вопрос. Когда жидкость выходит из отверстия, она расширяется и разделяется на отдельные потоки. Если так делать с густой массой, да еще с приличной скоростью, то она пронзит подкожное пространство, разрушив ткани. В результате должен получиться приличный синяк. Вот как здесь быть? Постановка задачи какая-то чисто техническая.
Re: ШПРИЦ-Ц
Жидкость должна быть введена "точечно", чтобы выполнить целевое назначение и должна быть введена "на площадь", чтобы не травмировать (большим объемом и скоростью) подкожные ткани.
Объем жидкости д.б. большим, чтобы выполнить назначение, и должен быть малым, чтобы не травмировать...
Вводить нужно быстро, чтобы "успеть" и медленно, чтобы не разрушить...
Вот и получается, что нужен другой, не шприцевой, способ быстрого введения.
Что-то типа головки (картриджа) струйного принтера: быстро летящая маленькая капелька проникает под кожу без иглы; тысячи таких капелек за короткое время покрывают такую подкожную площадь, что нет "точечного" разрушения подкожных тканей и местного отслоения самой кожи..
Ну, что-то типа "коврового бомбометания" :)))
Re: ШПРИЦ-Ц
Добавлю: "быстро летящая маленькая капелька проникает под кожу", но тут же останавливается, чтобы не травмировать следующий слой ткани.
Что-то вроде якоря на цепочке...
Re: ШПРИЦ-Ц
Господа, ну сколько можно обсуждать, как прийти к тому, что я предложил с самого начала?..
Или это "не про то"? Тогда - что именно "не то"?
С уважением,
Александр.
Re: ШПРИЦ-Ц
Приветствую!
Про "не то": можете сказать за какое время через микроиглу пролезет вязкое лекарство и пролезет ли вообще?
Если бы время ввода лекарства было бы не ограничено 1-2 секундами, а скажем 1-2 дня, то такой "пластырь" наверняка пригоден.
Re: ШПРИЦ-Ц
В моем представлении, 1-2 сек (точнее, 1-2 сек = "отл", 60 сек = "уд") - это время, необходимое ВРАЧУ для работы с одним пациентом. Иначе в чем смысл ограничивать это время?! А наложить пластырь, согласитесь, сильно больше, чем несколько секунд, явно не требует.
Страницы