Искусственное сердце

Предложение об использовании небольшого, имплантирован­ного в тело человека свободнопоршневого двигателя Стирлинга в качестве насоса в системе кровообращения широко изучалось многими фирмами, в том числе «Макдоннел — Дуглас» [20] и «Аэроджет оф Калифорниа» [21]. На эту область применения двигателя Стирлинга часто не обращают должного внимания, хотя качество разработок и изобретательность, требуемые при выполнении такой программы исследований, по-видимому, выше, чем в любом другом случае. Пренебрежительное отношение к этому вопросу, по-видимому, обусловлено тем фактом, что го­раздо больше соответствующих публикаций появилось в меди­цинских, а не в технических журналах. Обзор работ, выполнен­ных в этом направлении, сделали Мартини [22] и Уокер [23]. В их работах приведена также хорошая библиография.

Совершенно очевидно, что, если двигатель имплантируется в тело человека, источник энергии должен обеспечить подвод энергии на требуемом уровне в течение многих лет без подза­рядки. Единственно приемлемыми источниками энергии яв­ляются радиоактивные изотопы, и в течение многих лет из-за достаточно долгого периода полураспада применяли изотоп 238Ри. Использование механического двигателя с тепловым при­водом в качестве аппарата для циркуляции крови может по­казаться, как отмечалось ранее, чем-то необычным. Но следует иметь в виду, что только в США в 70-е годы ежегодно от болез­ней сердца умирало около миллиона человек (т. е. в три раза больше, чем от рака). Кроме того, более 25% взрослого насе­ления США страдает коронарной недостаточностью, и расходы на пх медицинское обслуживание превышают 300 млн. долл. С учетом приведенных цифр указанное применение двигателей Стирлинга в медицине представляется более реалистичным [24]. В начале 60-х годов в качестве механического двигателя предполагалось использовать двигатель Ренкина. Мощность, требуемая для перекачки крови, составляет 3—5 Вт. Наилуч­ший двигатель, разработанный фирмой «Макдоннел — Дуглас», вырабатывающий такую мощность, требует максимального под­вода тепловой энергии 20 Вт. При посещении лабораторий этой фирмы одним из авторов этой книги в 1977 г. ему показали двигатель Стирлинга, который может заменить сердце и рабо­тать непрерывно в течение трех лет. Заменяющий сердце дви­гатель Стирлинга такого же размера фирмы «Аэроджет» был имплантирован в корову и нормально функционировал в тече­ние всего времени испытаний [21]. Его непрерывная работа продолжалась более 67 000 ч. Естественно, такие системы малы по размеру и имеют сложную систему клапанов насосной установки, имитирующих перекачивающее действие сердца. В действительности двигатель Стирлинга заменяет действие сер­дечной мышцы, а не самого сердца. Масса лучших образцов со­ставляет около 0,8 кг.

Теплота, отводимая от системы, должна рассеиваться в тка­нях человеческого тела, но 15 Вт — это очень мало и состав­ляет всего 15 % тепловой энергии, обычно выделяемой спящим взрослым человеком. Тем не менее естественное стремление уменьшить величину рассеиваемого тепла и массу системы при­вело к появлению многих остроумных конструкций теплообмен­ников, что имеет конечной целью улучшение характеристик си­стемы. В частности, по вполне понятным причинам наибольшее внимание уделялось регенератору [25] и уплотнениям [26].

Но, как и в случае электростанций с продолжительным сро­ком действия (т. е. атомных электростанций), использование ядерной энергии в этой области вызывает возражения обще­ственности. В работе [23] описан «сценарий», по которому ты­сяча человек с трансплантированными вместо сердца двигателя­ми Стирлинга, оказавшись рядом, образуют критическую массу плутония. Такое абсурдное предположение — одна из типичных причин, по которым может произойти свертывание программ по созданию системы с двигателем Стирлинга на изотопах. Для людей же, страдающих сердечными заболеваниями, эти меры, продиктованные ложной аргументацией и неосведомленностью, могут исключить единственный шанс выжить. Рассматривае­мому в следующей главе источнику — солнечной энергии, — к счастью, не грозит такая перспектива.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *