Sztuczne serce trochę inaczej... czyli polska pompa

[MKJB]

Drodzy!

Przeszedłem długą drogę i nareszcie dotarłem do tego momentu. Podzielę się z Wami wszystkim co wiem.

Tuszę, że przynajmniej choć jedna osoba będzie potrafiła zrobić dobry pożytek z tych informacji. Byłbym szczęśliwy.

Tyle tkliwego wstępu. Dodam jeszcze, że temat niniejszy jest niejako kontynuacją, dopełnieniem wcześniejszego (serdecznie polecam lekturze):

Ostatnie moje bajdurzenie skończyło się na tym, że zacząłem sobie szkicować w rozumie a następnie na papierze przekrój upragnionej, możliwie idealnej pompy.

Wyszedłem od niczego (pustej rury), poprzez rurę z możliwie prostym czymś w środku (pojedynczą kropką), poprzez kilka kropek, które następnie utworzyły kreskę:

I tu się zatrzymałem bo już nareszcie uzyskałem to czego tak bardzo pragnąłem!...

Ano takim cudem, że to był przekrój poprzeczny. Proszę zobaczyć co się zadzieje jak popatrzymy na tą samą sytuację w rzucie bocznym...

Dalej nic...

Owszem. Jeszcze nic, bo nie przeprowadziliśmy w tej osi takiej procedury jak poprzednio. Więc jedziemy:

I tym oto sposobem, zrobił nam się taki powiedzmy kwadracik, prostokącik, krążek - no takie coś plaskate cienkie...

I co my możemy sobie z takim czymś zrobić?...

Nie! Nie róbmy tego co zwykle robiliśmy a więc nie kręćmy tym, nie wirujmy.

Dla odmiany - pofalujmy...

Tak. Żeby wytworzyć falę wystarczy czymś po prostu pofalować... Logiczne.

 

Kochani.

Jeżeli chcemy aby płyn płynął w rurze to wystarczy do takiej rury włożyć rybę.

Nałożyć jej chomąto przytroczone do ścian rury a następnie poprosić ją żeby pomachała ogonem...

Byście się zdziwili jakie cuda się wtedy dzieją.

Nie znane są dotychczas tak wydajne procesy.

 

Jak to jest możliwie, że każdy zna to rozwiązanie a nikt go nie zauważył?... 🙂

 

P.S.

Po tym jak nabazgroliłem te kilka kresek na jednej kartce papieru pobiegłem natychmiast do szafy i zmierzyłem kieszeń w marynarce.

Miałem miesiąc czasu, aby w kieszeni tej znalazł się działający prototyp... Chciałem zdążyć na pewne spotkanie, doroczne sympozjum naukowe aby tam przedstawić to rozwiązanie. Udało się - jakimś cudem coś tam zmajstrowałem... Całe te dramatyczne, tragikomiczne wydarzenia wkrótce przedstawię. Tymczasem proszę Was o podzielenie się pomysłami jak byście wybrnęli z takiego zadania?

 

Edytowano Marzec 9, 2020 przez MKJB

[SOYER]

@MKJB logo już masz 😉

[MKJB]

@SOYER Co nie? Nawet zacząłem do kompletu dobierać muzyczne motywy przewodnie...

 

To był film dokładnie z 11 listopada...

A 1 listopada zmierzyłem kieszeń w marynarce... 🙂

Wybaczcie proszę formę, edycję tego filmu etc. Robiłem to pierwszy raz w życiu... Cierpię na analfabetyzm cyfrowo-medialny 😞

[MKJB]

A tutaj inne tło muzyczne 🙂

 

I również już inna konstrukcja - mała ceweczka jest w płetwie a magnesy stałe na zewnątrz rury... I chlupiemy!... W rytmie sinusoidki lecącej ze zwykłego wzmacniacza audio, któremu bit zapodaje prosty generator sygnału... Ot, takie rybne disco! 🙂

Do wody wrzuciłem małe kuleczki z plastiku i wosku aby łatwiej można było zaobserwować przepływ.

____________________

@marek1707

Pamiętasz?... 🙂 To Twoja zasługa. Z serca dziękuję za okazaną pomoc!

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Anonim]

LOL, bo i cóż tu rzec można  😄

Ciekaw jestem co z tego finalnie wyjdzie, tak więc kibicuję dalej. Aktualnie jesteś moim ulubionym literatem-wynalazcą  😄

Hmm, a nie powinno być czasem odwrotnie, tj. magnes w płetwie a cewki na zewnątrz? Po namyśle trzeba przyznać, że ma to sens. Odpowiednio sterując polem magnetycznym z zewnątrz przewodu można by w nim było umieścić małą turbinę i obracać nią z zewnątrz bezinwazyjnie. Byłaby pewnie wydajniejsza od rybiego ogonka ;D

[marek1707]

Przyznaję, że korespondowaliśmy z kolegą MKJB jakiś czas temu, ale pomysł - mimo entuzjazmu Autora - moim zdaniem nie rokuje. Pytany o najprostsze rozwiązania umożliwiające tanim kosztem odpalenie modelu urządzenia (czyli driver + cewka + magnes) wspomniałem o gotowych wzmacniaczach audio i modułach generatorów, co jak się okazuje, zostało zrealizowane. Niemniej jednak takie projekty "działają" dopóki nie muszą niczego rzeczywistego zrobić, coś jak prawo uchwalone w jedną noc. Jeżeli porównamy wahliwą płetwę baz żadnej szansy na uszczelnienie przepływów na krawędziach (silnik Wankla - pamiętacie?) z koniecznym do uzyskania ciśnieniem skurczowym w lewej komorze serca (jakieś 16 kPa o ile pamiętam) a do tego dodamy zwykłą fizykę czyli konieczność przepchnięcia (w wysiłku) ponad 20 l/min krwi pod tym ciśnieniem (policzcie pracę jaką trzeba wykonać czyli ile energii dostarczyć w minutę a ile np. w miesiąc) to wyjdzie, że przy sprawności 10% (a na tyle szacuję tę zabawkę) zasilanie tego czegoś będzie musiało mieć wielkość taczki. Nie mówiąc o podgrzewaniu krwi (pochodna sprawności - gdzieś zmarnowana energia musi się podziać), zjawiskach na krawędzi płetwy (kawitacja płynu - bąbelki we krwi, zgroza oraz odśrodkowa separacja osocza od krwinek i płytek w potężnych wirach - żona pracuje w laboratorium krwi, konsultowałem się) i nieznanym wpływie szybkich zmian ciśnienia (dziesiątki Hz?) na tętnice i mózg związanych z drganiami płetwy. Krew (nie woda - jak wiadomo) jest bardzo specyficzną mieszaniną płynu i mikroskopijnych "ciał stałych" a pompy do niej powinny mieć jak najmniej krawędzi i oferować jak najbardziej łagodny, laminarny wręcz przepływ co stoi w jawnej sprzeczności z zasadą działania płetwy (a także śruby znanej ze statków - dlatego sztuczne serca są cyklicznymi pompami z powolnymi tłokami i zaworami). Do tego dochodzi niejako "wbudowany" w sztuczne serce problem pogodzenia szczelności (ciśnienie, sprawność) ze zjawiskiem niszczenia (miażdżenia) krwinek na przesuwających się względem siebie sztywnych powierzchniach (łożyska, zawory, tłoki) a więc dobór materiałów możliwie blisko przypominających ściany prawdziwego serca. Jako że nie mam pojęcia o mechanice płynów a równania Naviera-Stokesa widziałem tylko w książkach oraz że nie wiem skąd wziąć kilkaset milionów dolarów na prace badawcze w zakresie technologii materiałów i optymalizację projektu (którego prototyp spełniałby choć fizyczne, zapominając o biotechnologicznych, wymagania) uznałem, że moja obecność w tym projekcie nie ma sensu. Także proszę mnie nie wiązać z tym tematem. W każdym razie życzę miłych wrażeń w dyskusji i komentowaniu tematu składającego się, nomen-omen, głównie z wody.

BTW: I nie, to nie jest przypadek niedocenionego megaodkrywcy, którego wielki (wciąż nieopatentowany??? dziwne) pomysł za chwilę zostanie kupiony przez ktegoś z gigantów rynku medycznego, przykro mi.

[MKJB]

Panowie.

Na obu filmach są przedstawione ledwie ruchome makiety, materialne wizualizacje idei... Robione na szybko, w trybie byle by coś tam działało, się ruszało, się pompowało... 🙂

Docelowo planowałem wykorzystanie napędu jonowego - elektroaktywnych polimerów (https://en.wikipedia.org/wiki/Ionic_polymer–metal_composites). Niestety, wtedy brakło czasu i atłasu...

Jasno napisałem, że rozwiązanie jakie proponuję nie rości sobie praw do zastępowania serca wprost. Schodzę z lini ciosu. I zajmuję się sednem problemu, potrzeby. A w tym przypadku jest to brak odpowiedniego ciśnienia/przepływu w całym układzie krążenia.

Od lat mamy wypracowane metody radzenia sobie z zaburzonym sygnałem - rozruszniki serca. Małe, tanie urządzonka, prosty zabieg - ale jak wiele dobrego robią!

Pomyślałem sobie, że fajnie by było gdyby równie łatwo można było sobie poradzić z problemami z ciśnieniem, czyli wywoływać siłę sprawczą. Istnieje już wiele propozycji tego rodzaju (VAD, LVAD etc.) - jednak z wielu względów nie są one wystarczająco dobre.

Uznałem, że kluczem jest wykombinowanie zupełnie innego rodzaju pompy. Oczywiście pojawia się teraz pytanie - czy takie rozwiązanie ma sens?... Proponuję, żeby podczas spaceru spytać ryb w rzece lub stawie czy ich sposób lokomocji w wodzie jest sensowny... Może faktycznie mają małe pojęcie w temacie.

__________

Uwaga! Bezpośrednie odniesienia, porównania do rybnego świata są mylące. Natura takich zjawisk jest niezwykle złożona. Bowiem przypadek rybnej pompy jest bardzo specyficzny. Normalnie ryba przemieszcza się względem płynu. W konfiguracji pompowej jest inaczej - to płyn przemieszcza się względem ryby... Plus dochodzi trzeci gracz - rura... Cyrki nie z tej ziemi! 🙂

Ale! Dzieją się rzeczy niesamowite. W największym skrócie - w danej konfiguracji owego układu (płetwa+rura+płyn) występują swoiste prędkości/częstotliwości rezonansowe... System ma skłonność do jakby wzbudzania. Kojarzycie ten moment jak się wbija pierwszy bieg siedząc na motocyklu? Jest wtedy takie szarpnięcie, można poczuć moc... Właśnie takie zjawisko zauważyłem podczas eksperymentów. Można dokręcić, dostroić taką częstotliwość, że nagle układ dostaje kopa...

Mało tego. Jak się na to wszystko patrzy, to są takie momenty, że można odnieść wrażenie, że owszem, pompa pompuje płyn, ale... płyn pompuje pompę... Jest to niezwykłe. Podejrzewam, że wynika to niewątpliwe z samej charakterystyki "płetwowej" i też z tego, że płaski, cienki, mikry w przekroju kształt płetwy nie jest nigdy korkiem, nie przesłania światła przewodu tak jak śruba czy koło zębate. Taka sytuacja jest skłonna to ciągłego sprzężenia zwrotnego, swoistej kinematycznej wymiany myśli...

Kolejna kwestia! Elastyczna płetwa ma skłonność do samooptymalizacji swojego ruchu, swojej pracy... To jest gigantyczny gratis jaki dostajemy!... Zwróciliście uwagę, szczególnie na pierwszym filmie, że ja się zajmuję tylko przodem, malusieńkim kawałeczkiem tej elastycznej taśmy?!... Całą robotę, jakże piękną i doskonałą bierze na siebie natura procesu. Podobna sytuacja występuje na każdej olimpiadzie letniej:

 

Panowie informatycy, robotycy! Czujecie jaka efektywność procesu?!... 🙂 Wystarczy ogarnąć odpowiedni rytm malutkiego czegoś w jednym miejscu by pobudzić do pięknego działania parę metrów reszty...

 

[MKJB]

Zgodnie z obietnicą, pompowego spammingu ciąg dalszy... 🙂

Zdjęcie placu boju (akurat tam jest już wersja z cewką zewnętrzną, nawiniętą na rurkę, w tle widać generator sygnału i wzmacniacz audio, przepływomierz praktycznie nijak nie działał, losowa dokładność, poza tym kolidował z ideą wpuszczania pływających markerów...):

Powyższy zestaw badawczy to już był full wypas! Wcześniej było kilka innych wersji, jeszcze bardziej siermiężnych i topornych... Takie partyzancko montowane układy trzeba było kilkanaście razy dziennie rozmontowywać aby móc ćwiczyć nowe rozwiązania wymiarowe i konstrukcyjne dla pędnika... Całość za każdym razem musi być zlana i zalana ponownie... Bawełniany dresik jest wystarczająco chłonny i stanowił kluczowy element systemu 🙂.

Skuteczność tego typu pracy zależy od wypracowania ergonomicznego, wydajnego workflow (próba -> wynik, próba -> wynik, próba -> wynik... da capo al fine) Na szczęście w porę się o tym przekonałem, że o to w tym wszystkim chodzi... Aby w danym czasie móc wygenerować jak najwięcej i jak najbardziej wartościowych danych...

Poniżej jedne z pierwszych, prostych płetewek:

Tutaj ładnie widać jak małe pole przekroju ma pędnik czyli inaczej pisząc - jak niski ma współczynnik korkowania...

Początkowo badałem opcje długie - łapane na początku i na końcu (tak jak się wyprane prześcieradło za rogi szamocze...)

 

Poniższy film przedstawia jedną z wielu prób. To jest tryb cewka w płetwie a magnesy na zewnątrz - to ze zdjęcia powyżej. Sprawdzałem jak wielki wpływ mają odległości magnesów (wielki!...) Rozwiązanie to jest niezwykle kłopotliwe ze względu na robienie malusieńkich i mocnych elektrycznie ale też wytrzymałościowo cewek... Nota bene, pierwsze z nich nawijałem z drutu odwiniętego z cewek z telewizora marki rubin... dopiero później pokupowałem sobie wielkie szpule - ale też były równie wiekowe, produkcja z lat osiemdziesiątych... jednak izolacja była co prawda stara ale jara!...

I jeszcze film z pracą tego dłuższego paska:

 

Edytowano Marzec 16, 2020 przez MKJB