Appunti Applicazioni ingegneristiche in ambito biomedico

FILTRO PER EMODIALISI CHIAMATO ANCHE DIALIZZATORE

un dializzatore come una specie di contenitore speciale con tantissimi tubicini sottili, Questi

tubicini sono fatti di un materiale speciale che ha dei pori piccolissimi, come un colino

finissimo.

Filtro dializzatore ha due “tappini” alle estremità, se le togliamo vediamo la superficie che

incontra il sangue quando entra. Il dializzatore viene immerso in soluzione di

poliuretano per far polimerizzare la fibra all’interno (lunga migliaia di metri). L’estremità

del filtro viene tagliata e così facendo viene tagliata anche la fibra in tante fibre più corte. Il

sangue entra all’interno delle fibre e si muove di moto laminare. All’interno del dializzatore

avvengono gli scambi tra liquido di dialisi e sangue. Il sangue è perfuso da sinistra verso

destra mentre il liquido di dialisi è perfuso nel senso perpendicolare alla perfusione del

sangue (dai tubetti che in foto vediamo in basso al dializzatore). Il liquido è perfuso

all’esterno dei capillari e il sangue all’interno.

- Tecnologia a fibre cave: Dentro il dializzatore ci sono tantissimi tubicini sottilissimi,

come tante piccole cannucce. Questi tubicini si chiamano "fibre cave". Avere tanti

tubicini significa che c'è molta superficie dove il sangue può essere pulito. riducendo

il diametro e lo spessore dei tubicini permette di avere piu tubicini e questo causa

una maggiore filtrazione dell’acqua e favorisce il passaggio delle sostanze.

- Dializzatori usa e getta: Questi filtri sono fatti per essere usati da una sola persona

e poi buttati via. Questo aiuta a evitare che i germi passino da una persona all'altra.

Rendere i capillari (i tubicini sottili) più piccoli dentro il filtro per la dialisi è utile per due motivi

principali:

1. Più superficie per pulire: Immagina di avere tanti spaghi sottili invece di pochi

spaghi grossi nello stesso spazio. Avrai molta più superficie totale! Allo stesso modo,

tanti capillari piccoli offrono una superficie maggiore per far passare le impurità dal

sangue al liquido di pulizia. È come avere tanti piccoli colini che lavorano insieme,

pulendo meglio il sangue.

2. Miglior flusso del liquido di pulizia: Quando i capillari sono più piccoli e più fitti, il

liquido di pulizia (dialisato) scorre in modo più uniforme intorno a tutti i capillari.

Questo assicura che ogni parte del sangue venga a contatto con il liquido pulente,

rendendo la pulizia più efficace. È come assicurarsi che l'acqua passi bene in tutti i

piccoli canali di un filtro per pulire meglio.

Cos'è lo "speciale potting"?

Lo "speciale potting" è un modo particolare in cui vengono tenuti insieme e sigillati i due capi

di tutti quei piccoli capillari dentro il filtro.

Gli scambi che deve fare la membrana devono permettere al sangue di scorrere per 4 ore

senza dare luogo a:

- Trombosi

- Rotture

- Emolisi fare in modo che il gradiente di velocità non sia troppo elevato

perché potrebbe rompere i GR

- Leucopenia non far aderire i globuli bianchi Attivazione del complemento —> non

andare incontro a infezioni .

Il materiale biocompatibile che meglio tiene sotto controllo queste complicanze è il

polisulfone abbinato all’utilizzo di eparina (anticoagulante).

Scambi all’interno del dializzatore- passaggio attraverso la membrana:

- Eliminare i liquidi accumulati dal paziente durante i giorni di non trattamento

(controllo del volume di liquidi);

- Deve far passare, ed eliminare dal circolo, sostanze di scarto: es. urea e creatinina;

- Gli elettroliti anche se di piccolo taglio non dovrebbero essere eliminati dal

circolo sanguigno quindi si mettono in egual concentrazione nel liquido di dialisi per

bilanciare le concentrazioni ai due lati della membrana e impedire il passaggio;

- Non passano dalla membrana macromolecole di grandi dimensioni quali proteine

(es. albumina che ha diametro di 3.5) e anticorpi;

- Le membrane utilizzate nei dializzatori sono prodotte per estrusione e i loro pori

devono avere una misura tale da far passare solo determinate sostanze

Il materiale risulta biocompaibile.

TRASPORTO EQUICORRENTE CONTROCORRENTE

Nel caso della dialisi, il "stradario" sono i piccoli tubicini del filtro e le "impurità" sono le

sostanze che devono essere tolte dal sangue.

● La disposizione controcorrente fa sì che il sangue e il liquido di pulizia scorrano in

direzioni opposte nel filtro. Questo permette di pulire il sangue in modo più efficace,

togliendo più sostanze indesiderate.

● La disposizione equicorrente fa scorrere il sangue e il liquido di pulizia nella stessa

direzione. In questo caso, la pulizia è meno efficiente e si tolgono meno sostanze

indesiderate.

Sistemi di controllo: ultrafiltrazione

È necessario garantire una pressione maggiore dal lato sangue e minore dal lato dialisato. Il

circuito che permette questo è un circuito che pone a valle del dializzatore la pompa del

liquido di dialisi e a monte quella del sangue.

suddiviso in vecchi sistemi e sistemi correnti:

- Sistema A Vecchio: Sistema basato su sensori di flusso

Questo sistema usa degli strumenti chiamati "sensori di flusso" per misurare quanto liquido

(il dialisato) entra ed esce dal "dializzatore". Il dializzatore è come un filtro speciale che

pulisce il sangue. C'è anche un "controller" che guarda le misurazioni dei sensori di flusso e

dice alla "pompa del dialisato" quanta soluzione pompare. Un "pressostato" aiuta a

controllare la pressione del liquido. Una "valvola di bypass" serve per far passare il liquido

direttamente senza andare nel dializzatore quando non è necessario.

- Corrente: Sistema B: Sistema a camera di bilanciamento

Questo sistema ha una "camera di bilanciamento" con due lati. Un lato misura la quantità di

dialisato fresco (pulito) che entra, e l'altro lato misura la quantità di dialisato di scarto

(sporco) che esce dopo aver pulito il sangue. Anche qui c'è un "controller" che gestisce il

funzionamento. Una "pompa del dialisato" spinge il liquido attraverso il sistema.

Una "pompa di ultrafiltrazione" aiuta a rimuovere l'acqua in eccesso dal sangue. Come nel

Sistema A, c'è una "valvola di bypass".

La differenza principale tra i due sistemi è come misurano e controllano il flusso del dialisato.

Il Sistema A usa dei sensori di flusso, mentre il Sistema B usa una camera di bilanciamento.

Sistemi di allarme (sonori e visivi).

I macchinari devono poter funzionare in autonomia, senza bisogno che un infermiere

sorvegli il paziente per tutta la durata del trattamento. Per questo motivo devono avere dei

sistemi di allarme che segnalino eventuali complicazioni e che fermino in tempo le macchine

L’elettronica permette di gestire il trattamento in modo documentato per quanto riguarda i

parametri misurati dai sensori.

Monitoraggio della pressione lato sangue

Pressione Arteriosa:

● Normalmente, la pressione nella linea arteriosa (il tubo che porta il sangue dal tuo

corpo alla macchina) è negativa, con valori tra -100 e -200 mmHg. Questo significa

che la macchina sta aspirando il sangue dal tuo corpo per pulirlo. È come quando

bevi un succo con una cannuccia: devi "tirare" per far salire il liquido.

● La pressione è negativa perché il sangue deve andare da una zona dove la

pressione è più alta (nel tuo corpo) a una zona dove è più bassa (nel tubo della

macchina).

● Se durante la dialisi la pressione arteriosa diventa troppo negativa, potrebbe

significare che l'ago che prende il sangue si è spostato o che c'è un blocco nel tubo.

In questo caso, la macchina potrebbe dover essere fermata per controllare.

Pressione Venosa:

● Nella linea venosa (il tubo che riporta il sangue pulito al tuo corpo), la pressione è

positiva, con valori tra 100 e 200 mmHg. Questo significa che la macchina sta

spingendo il sangue pulito nel tuo corpo.

● Se la pressione venosa diventa troppo alta, potrebbe significare che il tubo che

riporta il sangue è stretto o bloccato. Anche in questo caso, è importante controllare.

In poche parole, controllare la pressione del sangue che entra ed esce dalla macchina

durante la dialisi aiuta a capire se tutto sta funzionando correttamente e se il sangue sta

circolando bene.

I monitor stabilisce e verifica che la pressione si trova nei limiti se e troppo alta o troppo

bassa suona l’allarme.

sistemi di allarme (sonori e visivi)

I macchinari devono poter funzionare in autonomia, senza bisogno che un infermiere

sorvegli il paziente per tutta la durata del trattamento. Per questo motivo devono avere dei

sistemi di allarme che segnalino eventuali complicazioni e che fermino in tempo le macchine

L’elettronica permette di gestire il trattamento in modo documentato per quanto riguarda i

parametri misurati dai sensori.

Misura della conducibilità del liquido di dialisi

Come l'acqua conduce l'elettricità:

● Metalli: Nei metalli, l'elettricità passa grazie a piccole particelle chiamate elettroni

che si muovono liberamente.

● Soluzioni di elettroliti: Nell'acqua della dialisi, l'elettricità non passa come nei

metalli. Invece, ci sono delle particelle chiamate ioni che hanno una carica elettrica e

possono muoversi liberamente nell'acqua. Questi ioni sono come dei piccoli

"portatori" di elettricità.

● Questi ioni si formano quando dei sali, come il sale da cucina (NaCl) o altri sali

₂ ₂ ₃

specifici (KCl, CaCl , MgCl ), e una sostanza chiamata bicarbonato (NaHCO ) si

₃ ⁻

sciolgono nell'acqua. L'acetato (CH COO ) è un'altra sostanza presente.

Questo (misurazione corrente e quindi ioni) quindi la misura della conducibilità permette di

capire la concentrazione degli ioni che a sua volta permette di misurare e di tenere sotto

controllo la composizione del liquido di dialisi.

Cosa c'è nella soluzione concentrata per la dialisi:

La slide mostra una "ricetta" di una soluzione concentrata che viene poi mescolata con

acqua per creare il liquido di dialisi finale. Questa soluzione contiene diverse sostanze in

quantità precise:

● Sodio Cloruro: un tipo di sale

● Potassio Cloruro: un altro tipo di sale

● Calcio Cloruro biidrato: un sale di calcio con acqua

● Magnesio Cloruro esaidrato: un sale di magnesio con acqua

● Acido Acetico Glaciale: un tipo di acido

● Acqua: in una certa quantità

Misurando la corrente, per mezzo di sensori che misurano la conducibilità ionica, è

possibile sapere quan