Вуглецевий матеріал
Номер патенту: 61826
Опубліковано: 16.10.2006
Автори: Семенцов Юрій Іванович, Мележік Олександр Васильович, Янченко Володимир Володимирович
Формула / Реферат
Корисна модель належить до медицини, а саме до клініко-лабораторної діагностики, і може використовуватися для визначення ступеня тяжкості печінкової недостатності у хворих з обтураційною жовтяницею не пухлинного генезу.
На сьогоднішній день рівень розповсюдженості захворювань печінки неухильно зростає у всьому світі. За даними Ю.О. Філіппова і 3.І. Шмігель рівень розповсюдженості хронічного гепатиту в Україні збільшився з 1997 по 2002 рік на 43%. Рівень розповсюдженості жовчнокам'яної хвороби за той же період часу збільшився у 48% [1].
Розвиток обтураційної жовтяниці супроводжується печінковою недостатністю, яка значно збільшує кількість ускладнень і рівень летальності [2].
Печінкова недостатність розглядається як поняття клініко-лабораторне, яке проявляється, переважним чином, порушенням біохімічних показників та функціональних проб печінки і не має специфічних клінічних ознак, що призводить до суб'єктивної оцінки стану хворих [3].
Діагностика печінкової недостатності, визначення ступеня її тяжкості має важливе значення для відпрацювання тактики лікування хворого [4].
Способи діагностики печінкової недостатності відомі. Відомий спосіб визначення недостатності печінки [5], що включає визначення реакції мітохондрій печінки шляхом інкубації їх у середовищі, яке містить сукцинат і реєстрації виходу іонів водню із мітохондрій після додавання хлористого калію. Використовують два середовища інкубації - в першу додають АДФ, а в другу глутамат.
Величину виходу іонів водню реєструють в обох середовищах, розраховують у співвідношенні першої і другої величини і при значенні 1,21 і нижче визначають недостатність печінки.
Спосіб складний у виконанні і не забезпечує достатньо чіткого визначення тяжкості патологічного стану печінки.
Відомий спосіб діагностики печінкової недостатності [6] шляхом визначення електропровідності сироватки крові хворого і розчину Рінгера. Додатково визначають загальну кількість білка, розраховують різність. Хрозчин-Хсироватка і при значенні різниці менше, або дорівнює (0,115±0,015)см/м діагностують стадію компенсації, а більше - стадію декомпенсації. Цей спосіб не дозволяє визначити ступінь тяжкості печінкової недостатності.
Відомий спосіб діагностики печінкової недостатності [7]. Спосіб використовують для оцінки ступеня печінкової недостатності у прооперованих хворих на механічну жовтяницю різної етіології. Суть способу полягає у дослідженні жовчі, отриманої із холедоха під час операції. Визначають склад забарвлених тіобарбітуровою кислотою продуктів малонового діальдегіду (МДА) і при концентрації їх в одному міліметрі 1,04±0,21 умовних одиниць і нижче діагностують печінкову недостатність. Спосіб простий, неінвазивний, але більш придатний для оцінки стану ПОЛ.
Відомий спосіб оцінки тяжкості перебігу патологічного процесу при хронічних дифузних ураженнях печінки [8]. Для оцінки тяжкості перебігу уражень печінки.
Визначають у плазмі крові рівні печінково-специфічних ферментів (ПСФ) урокінази (УК), гістидази (ГІС), фруктоза-1-фосфатальдолази (Ф-1-Ф), сериндегідродази (L-СД), треоніндегідрази (L-ТД). Продуктів перекисного окислення ліпідів: дієнових кон'югантів (ДК), малонового діальдегіду (МДА). Визначають стан параметрів неспецифічного імунітету: імунорегуляторного індекса (ІРІ). Додатково оцінюють стан регіонального кровотоку із використанням реогепатографії (РГГ), системою мікрогемоциркуляції за допомогою кон'юнктивальної біомікроскопії (КБ) із визначенням внутрішньосудинного індекса (КІ). У випадку збільшення рівня УК, ГІС до 0,5мкмоль/мл/ч, Ф-1-Ф, L-СД, L-ТД, продуктів ПОЛ, ЦИК до 1,5 разів, підвищення ІРІ до 2 при нормі 1,0-1,5, зміни показників регіонального кровотоку, підвищення внутрішньосудинного КІ до 3-4 балів діагностують середній ступінь перебігу процесу.
При збільшені рівня УК, ГІС більш ніж 0,75мкмоль/мл/ч, Ф-1-Ф, L-СД, L-ТД, продуктів ПОЛ, ЦИК у 2 і більше разів, підвищенні ІРІ більше 2,5, зміні показників регіонального кровотоку, підвищенні внутрішньосудинного КІ до 5 балів і більше діагностують тяжкий ступінь перебігу процесу. Спосіб дозволяє підвищити точність діагностики.
Цей спосіб як більш близький до заявленого і прийнятий за прототип. Але спосіб дуже складний, передбачає виконання ряду різнопланових досліджень.
В основу заявленого рішення поставлене завдання розробити такий спосіб діагностики ступеня тяжкості печінкової недостатності, який був би відносно простим у використанні та забезпечував би достатньо обгрунтоване визначення ступеня тяжкості печінкової недостатності.
Поставлене завдання досягається тим, що у способі визначення тяжкості патологічного процесу у хворих на механічну жовтяницю не пухлинного генезу в плазмі крові хворого визначають склад молекул середньої маси (МСМ) і МДА, знаходять їх співвідношення. При коефіцієнті МСМ/МДА у межах 140-190од. - діагностують легкий ступінь печінкової недостатності; у випадках, коли він у межах 140-190од. – середній ступінь, і у випадках, коли він менше 90од. – діагностують тяжкий ступінь печінкової недостатності.
Спосіб, що заявляється, і прототип мають загальні ознаки:
1) Визначення продуктів ПОЛ, а саме малонового діальдегіду;
2) Означені продукти виділяють із плазми крові
Відмітними ознаками є:
1) Визначення МСМ;
2) Визначення співвідношення концентрації МСМ до МДА.
Поєднання відомих і відмітних ознак дозволяє вирішити поставлене завдання. Відсутність такого поєднання загальних і відмітних ознак у відомій техніці дозволяють вважати, що спосіб, який заявляється, відповідає критерію патентоспроможності "новизна". Відмітні ознаки прямо не випливають з відомих науці і техніці рішень, отже, спосіб відповідає критерію "винахідницький рівень". Спосіб може бути використаний у медичній практиці, отже, він промислово застосовний.
Вивчення складу МДА є загальноприйнятим для оцінки стану ПОЛ.
В експерименті і в клініці встановлено, що при розвитку обтураційної жовтяниці разом з активацією ПОЛ має місце ендогенна інтоксикація організму, маркером якої є рівень МСМ.
Заявлений спосіб здійснюють наступним чином:
Після забору венозної крові хворого в кількості 5,0мл остання центрифугується. В плазмі крові визначають рівень МСМ за методикою Осипович В.К і співав. (1987) [9] та склад МДА за методом М.М. Овсяникової і співавт. (1999) [10]. Знаходять показник співвідношення МСМ до МДА і на основі величини показника встановлюють легкий, середній і тяжкий ступінь печінкової недостатності. При коефіцієнті МСМ/МДА у межах 140-190од. - діагностують легкий ступінь печінкової недостатності, у межах 90-140од. – середній ступінь, і у випадках, коли коефіцієнт менше 90од. – діагностують тяжкий ступінь печінкової недостатності.
Використання способу, що заявляється, ілюструють наступні конкретні приклади.
Приклад 1
Хворий П. 48 років (іст. хв. №1794) надійшов у відділення хірургії органів травлення інституту гастроентерології 07.06.2005р. зі скаргами на слабкість, біль в області правого підребер'я, нудоту, підвищення температури тіла до 37,5°С жовтушність шкіри і склер.
З анамнезу: захворів гостро. Після інтенсивного приступу болю у правому підребер'ї 03.05.05, що супроводжувався ознобом, - пожовтів.
При надходженні загальний стан хворого тяжкий. Шкірні покриви і видимі слизові іктеричні. В'ялий, адинамічний. Пульс - 96 ударів за хвилину задовільних властивостей. AT 150/90мм рт.ст., язик вологий. Живіт бере участь в акті дихання, при пальпації м'який, помірно болючий у правому підребер’ї. Печінка виступає з підреберної дуги на 2см. Перитонеальні симптоми не викликаються. Фізіологічні відправлення не порушені. Кал забарвлений.
Аналіз крові (08.06.2005); Hb - 125г/л. Ер 4,1´106, Цп - 0,91; L -12,2´103, ШОЕ - 26мм/год, пал. 12%, еоз. - 2%, сег. - 69%, лімф. - 22%, тромб. - 187, заг. білок - 64г/л; заг. білірубін - 296,0мкмоль, глюк. - 7,2моль/л, лужна фосфатаза - 5,01мм/год, АЛТ - 3,41мм/год, амілаза 22,4г/л., МСМ - 732,32мг/л, МДА 9,34нмоль/мл. Коагулограма (08.06.2005): протромбіновий час - 54с., протромбіновий індекс - 43%, час рекальцифікації 1 хв. 40сек, фібриноген - 6,4г/л.
УЗД (09.06.2005): Печінка: права частка 179мм, ліва - 92мм. Холедох до 13мм в діаметрі, розширений, деформований, в отворі конкременти до 9мм з акустичною тінню. Стінки ущільнені. Внутрішньопечінкові протоки розширені. Жовчний міхур: розмір 66´46мм з подвійним контуром, густа жовч, множинні дрібні конкременти. Паренхіма підшлункової залози дифузно неоднорідна, підвищеної ехогенності. Вірсунгова протока - 2мм.
Висновок: Ознаки жовчнокам'яної хвороби, біліарної гіпертензії з локалізацією перешкоди в дистальних відділах холедоха, дифузних уражень печінки, хронічного панкреатиту.
З метою вибору подальшої тактики визначався ступінь печінкової недостатності. Коефіцієнт співвідношення МСМ і МДА дорівнював 78,4од., що відповідало тяжкому ступеню печінкової недостатності.
Клінічний діагноз: Холедохокалькульоз з хронічним калькульозним холециститом. Механічна жовтяниця. Печінкова недостатність тяжкого ступеня.
З метою передопераційної підготовки хворому проводилась дезінтоксикаційна, метаболічна, кардіотонічна, антибактеріальна терапія. Призначалися гепатопротектори, антисекреторні ліки. Проводилась корекція коагулопатії.
Враховуючи тяжкий ступінь недостатності для нормалізації означених даних виконувалось двоетапне хірургічне втручання.
10.06.05 ЕРПХГ, ендоскопічна папілосфінктеротомія (ЕПСТ). Холедох розширений до 15мм, протоки II порядку розширені до 1,0см. В холедоху тінь конкремента до 12мм в діаметрі. Евакуація контрасту в'яла. Виконана ЕПСТ до 8мм.
Після стабілізації стану хворого, поліпшення біохімічних показників 16.06.05р. - виконана операція: лапаротомія, холецистектомія, холедохолітотомія, холедоходуоденостомія, назобіліарне дренування холедоха.
При ревізії: Жовчний міхур 16´4´4см. Пункція жовчного міхура. Отримано до 80,0мл жовчі. Холедох розширений до 20мм. Холецистектомія з роздільною перев'язкою міхурової протоки і артерії. Супрадуоденальна холедохолітотомія: при ревізії видалено 2 конкременти до 1,5см в діаметрі. Після інструментальної ревізії накладено холедоходуоденоанастомоз за Юрашем і виконано назобіліарне дренування холедоха. Дренування черевної порожнини.
Післяопераційний період протікав без ускладнень.
27.06.05 білірубін - 46,0мкмоль, глюк. - 6,2моль/л, лужна фосфатаза - 2,32мм/год, АЛТ - 1,02мм/год, амілаза 22,4г/л., МСМ - 532,42мг/л, МДА 4,31нмоль/мл. Коагулограма: протромбіновий час - 23с., протромбіновий індекс - 87%, час рекальцифікації 1 хв. 20сек, фібриноген - 4,4г/л.
Діагноз заключний: Холедохокалькульоз з хронічним калькульозним холециститом. Механічна жовтяниця. Хронічний холангіт.
Печінкова недостатність тяжкого ступеня.
Приклад 2
Хвора Л. 45 років (іст. хв. №1368) надійшла у відділення хірургії органів травлення інституту гастроентерології 29.04.2005р. зі скаргами на слабкість, біль в області правого підребер'я, підвищення температури тіла до 37,5°С жовтушність шкірних покривів.
З анамнезу: захворіла 14.04.05. Після інтенсивного приступу болю у правому підребер'ї - пожовтіла. Лікувалася в інфекційній лікарні.
При надходженні загальний стан хворої середнього ступеня тяжкості. Шкірні покриви і видимі слизові помірно іктеричні. Пульс - 76 ударів за хвилину задовільних властивостей. AT 130/80мм рт.ст., язик вологий. Живіт бере участь в акті дихання, при пальпації м'який, помірно болючий у правому підребер'ї. Перитонеальні симптоми не викликаються. Фізіологічні відправлення не порушені. Кал помірно забарвлений.
Аналіз крові (04.05.2005): Hb - 110г/л. Ер 3,7´106, Цп - 0,89; L - 5,8´109, ШОЕ - 58мм/год, пал. 6%, еоз. - 2%, сег. - 74%, лімф. - 16%, баз - 2, тромб. - 287, заг. білок - 66г/л; заг. білірубін - 64,0мкмоль, глюк. - 5,2моль/л, лужна фосфатаза - 3,81мм/год, АЛТ - 2,04мм/год, МСМ - 605,51мг/л, МДА 4,01нмоль/мл. Коагулограма (08.06.2005): протромбіновий час -54с., протромбіновий індекс - 72%, час рекальцифікації 1хв. 34сек, фібриноген - 8,4г/л.
УЗД (05.05.2005): Печінка: права частка 158мм, ліва - 76мм. Холедох до 11мм в діаметрі, розширений, деформований, в отворі конкременти до 3-7мм. Стінки ущільнені. Внутрішньопечінкові протоки не розширені. Жовчний міхур: розмір 31´74мм з подвійним контуром, густа жовч, множинні дрібні конкременти від 4 до 11мм. Паренхіма підшлункової залози дифузно неоднорідна, підвищеної ехогенності. Розміри 27´15´25мм.
Висновок: Ознаки холедохолітіазу, хронічного калькульозного холециститу, біліарної гіпертензії з локалізацією перешкоди в дистальних відділах холедоха, холангіту, дифузних уражень печінки, хронічного панкреатиту.
З метою вибору подальшої тактики визначався ступінь печінкової недостатності. Коефіцієнт співвідношення МСМ з МДА дорівнював 151од., що відповідало легкому ступеню печінкової недостатності
Клінічний діагноз: Холедохокалькульоз з хронічним калькульозним холециститом. Механічна жовтяниця. Печінкова недостатність легкого ступеня тяжкості.
З метою передопераційної підготовки хворій проводилась дезінтоксикаційна, метаболічна, кардіотонічна, антибактеріальна терапія. Призначалися гепатопротектори, антисекреторні ліки.
Враховуючи легкий ступінь печінкової недостатності 18.05.05р. - виконана одномоментна операція: лапаротомія, холецистектомія, ліквідація міхурово-холедохеальної нориці, холедохолітотомія, холедоходуоденостомія, дренування холедоха за Кером.
Післяопераційний період протікав без ускладнень.
30.05.05 білірубін - 22,4мкмоль, глюк. - 5,2моль/л, лужна фосфатаза - 1,07мм/год, АЛТ - 0,89мм/год, МСМ - 487,12мг/л, МДА 2,41нмоль/мл. Коагулограма: протромбіновий час - 26с., протромбіновий індекс - 93%, час рекальцифікації 1хв. 25сек, фібриноген - 4,8г/л.
Діагноз заключний: Холедохокалькульоз з хронічним калькульозним холециститом. С-м Міріззі. Механічна жовтяниця. Хронічний холангіт. Печінкова недостатність легкого ступеня тяжкості.
Виявлені зміни показників корелювали з іншими біохімічними показниками печінкової недостатності, тобто всім хворим проводилось співставлення отриманого коефіцієнта з загальним білірубіном (Б) сироватки крові, аланінамінотрансферазою (АЛТ) і лужною фосфатазою (ЛФ).
Заявлений спосіб діагностики ступеня тяжкості печінкової недостатності був застосований у клініці інституту гастроентерології АМН України, при обстеженні 41 хворого з порушенням прохідності жовчних проток непухлинного генезу у передопераційному період.
Результати дослідження наведені у таблиці.
Таблиця
Характеристика показників ступеня печінкової недостатності
Показник
Здорові n=20
Хворі на обтураційну жовтяницю
Ступінь печінкової недостатності
Легка
Середня
Тяжка
n=20
n=11
n=10
МСМ мг/л
445,0±18,2
683,0±71,7
717,0±71,6
782,5±68,5
МДА нмоль/мл
2,07±0,13
3,79±0,37
6,17±1,32
11,83±1,55
К*МСМ/МДА
215,0±10,1
180,2±16,0
116,2±18,1
66,1±12,9
Б, мкмоль/л
15,7±1,8
70,0±4,6
140,52±6,52
273,25±20,45
АЛТ, ммоль/л
0,42±0,05
1,03±0,37
2,79±0,31
3,78±0,34
ЛФ, ммоль/л
0,93±0,11
3,26±0,58
4,61±0,68
6,65±1,08
Досвід використання заявленого способу дозволяє зробити висновок, що спосіб робото спроможний, простий у виконанні і інформативний. Величина співвідношення МСМ/МДА корелює із тяжкістю клінічних проявів.
Джерела інформації:
1. Ю.О. Філіпов, З.М. Шмігель. Стан показників здоров'я населення адміністративних територій України та діяльності гастроентерологічної служби: Гастроентерологія: Міжвід. зб. - Дніпропетровськ, 2003. -Вип.34. -С.3-12.
2. Obstructive jaundice impairs hepatic sinusoidal endothelial cell function and renders liver susceptible to hepatic ischemia reperfusion H.Yoshidome, M. Miyazaki, H.Shimizu, H. Ito et.al. //J Hepatol. - 2000. -Vol. 33, №1. -P.59-67.
3. Астапенко В.Г., Мачулин Е.Г., Плотников Ю.В. Клинико-биохимическая классификация печеночной недостаточности //Хирургия. -1985. -№1. -С.30-34.
4. В.П. Зиневич, Р.М. Иванова, В.Я. Бабкин и др. Желчокаменная болезнь и печеночная недостаточность //Вестник хирургии. -1986. -№11. -С.8-11.
5. A.C. 1455305 СССР G01N33/48. Способ определения недостаточности печени 30.01.89.
6. A/C. 1656468 СССР МКИ А61В10/00 Способ диагностики недостаточности печени 15.06.91.
7. Пат. 2123185 РФ 6МПК G01N33/50 Способ диагностики печеночной недостаточности 10.12.1998.
8. Пат. 2244305, РФ МПК G01N33/50 Спосіб оцінки тяжкості перебігу патологічного процесу при хронічних дифузних ураженнях печінки 20.04.2005.
9. Осипович В.К., Тупикова З.А., Маркелов И.М. Сравнительная оценка экспресс-методов определения средних молекул //Лабораторное дело. -1987. -№3. -С.221-224.
10. Біохімічні та біофізичні методи оцінки порушення окислювального гомеостазу в осіб, що зазнали радіаційного впливу внаслідок аварії на ЧАЕС М.М. Овсяникова, С.М. Альохіна, О.В. Дробинська та ін. Метод. рекомендації /Підгот. -К., 1999. -5с.
Текст
Вуглецевий матеріал, який містить графіт та вирощені на поверхні часток графіту вуглецеві нанотрубки, який відрізняється тим, що як графіт він містить розширений графіт при масовому вмісті розширеного графіту у вуглецевому матеріалі 595%. (19) (21) 2003065529 (22) 13.06.2003 (24) 16.10.2006 (46) 16.10.2006, Бюл. № 10, 2006 р. (72) Янченко Володимир Володимирович, Семенцов Юрій Іванович, Мележік Олександр Васильович (73) ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ "ТМ СПЕЦМАШ" (56) RU 2200092 C1, 10.03.2003 US 5560898 A, 01.10.1996 3 61826 4 ність в складі матеріалу ВУГНТ, вирощених на наявність в складі матеріалу неорганічної підповерхні часток неорганічної підложки. Причинами ложки; ж, які перешкоджають досягненню технічного реприрода підложки (графіт); зультату, що досягається заявлюваним технічним форма матеріалу у вигляді часток макроскопірішенням, є наступні фактори. чного розміру, які в принципі могли б бути придатВ багатьох випадках, зокрема, для викорисними для адсорбційних та каталітичних застосутання в якості адсорбентів і каталізаторів, необвань. хідним є одержання матеріалу у формі макроскоПричиною, яка перешкоджає досягненню техпічних гранул певного розміру, прийнятного для нічного результату, що досягається заявлюваним забезпечення оптимальних умов протоку газу чи технічним рішенням, є малий масовий вміст функрідини через шар матеріалу. Для таких застосуціонального компонента (ВУГНТ) в матеріалі, а вань ВУГНТ безпосередньо у такому вигляді, як саме, 3,4% осадженого вуглецю, в якому крім вони одержуються відомими способами, малоприВУГНТ, може міститися також аморфний вуглець. датні, оскільки макроскопічно матеріал не має доВ основу винаходу покладена задача створенстатньої механічної міцності. ня вуглецевого матеріалу, в якому шляхом зміни Крім того, наявність в складі продукту речовийого якісного складу та структури інгредієнтів зани не вуглецевої природи погіршує селективність безпечується підвищення механічної міцності макматеріалу в процесах адсорбції і каталізу, а також, роскопічних гранул вуглецевого матеріалу, забезможе знижувати стійкість проти агресивних хімічпечується розмір макроскопічних гранул, них реагентів. Далі, оптимальні умови для росту прийнятний для забезпечення оптимальних умов ВУГНТ створюються при використанні матеріалівпротоку газу чи рідини через шар матеріалу та підложок у формі тонко дисперсного порошку, і підвищується селективність матеріалу в процесах одержаний продукт потребує очистки і грануляції адсорбції і каталізу. тим чи іншим способом. При використанні ж оксиДля досягнення зазначеного технічного редних підложок у формі компактних пористих тіл зультату вуглецевий матеріал містить графіт та масовий вихід ВУГНТ обмежений вільним об'ємом вирощені на поверхні часток графіту вуглецеві пор матеріала підложки. нанотрубки. Відомі компактні механічно міцні пористі матеНовим в вуглецевому матеріалі те, що в якості ріали на основі ВУГНТ, що одержуються шляхом графіту він містить розширений графіт при масоспаювання ВУГНТ в місцях контактів тією чи іншою вому вмісті розширеного графіту у вуглецевому речовиною, наприклад, органічними полімерами, матеріалі 5-95%. або продуктами їх карбонізації при високій темпеВнаслідок застосування відомих ознак вуглературі [4-8]. Спільними суттєвими ознаками цих та цевого матеріалу разом з новими забезпечується заявлюваного матеріалів є наявність в їх складі висока питома поверхня і електропровідність маВУГНТ та компактована форма матеріалу. Причитеріалу, в зв'язку з чим матеріал може бути виконою, яка перешкоджає досягненню технічного реристаний як адсорбент, носій каталізаторів, комзультату, що досягається заявлюваним технічним понент електродних матеріалів. Матеріал має рішенням, є те, що процес одержання таких матевигляд пористих гранул внаслідок чого забезпечуріалів досить складний з технологічної точки зору. ється підвищення його механічної міцності та заВідомий електродний матеріал, що являє собезпечуються оптимальні умови протоку газу чи бою частки кристалічного графіту, на поверхні яких рідини через шар матеріалу. Суттєве зменшення в (після активації каталізатором) вирощені з газової складі продукту речовини не вуглецевої природи фази ВУГНТ довжиною 0,1-1000нм. Такий матеріпокращує селективність матеріалу в процесах адал має поліпшені електрохімічні властивості і засорбції і каталізу, а також, підвищує його стійкість пропонований як негативний електрод в хімічному проти агресивних хімічних реагентів. В більшості джерелі струму [9]. Спільними суттєвими ознаками випадків матеріал не потребує очистки і грануляцього та заявлюваного матеріалів є наявність в їх ції. складі ВУГНТ, вирощених з газової фази на повеМетоди активації графітової підложки каталірхні часток графіту, активованих каталізаторами заторами, хімічний склад газу, з якого проводиться (сполуками перехідних металів). Причиною, яка нарощування ВУГНТ, температурний режим, не є перешкоджає досягненню технічного результату, суттєвими, тому що вказані параметри можуть що досягається заявлюваним технічним рішенням, бути вибрані виходячи з відомих даних в цій галузі. є те, що відомий матеріал містить ВУГНТ довжиМатеріал містить також невелику домішку каною до 1000нм (1мкм), вирощені, як випливає з талізаторів, в якості яких використовуються сполуконтексту цитованого патенту, на високодисперски заліза, кобальту, нікелю. Ці домішки, якщо вони ному графіті. При макроскопічному ж розмірі часзаважають використанню матеріалу, можуть бути ток графіту масовий вміст ВУГНТ такої довжини видалені з матеріалу відомими методами, наприбуде занадто малим для використання такого маклад, обробкою розчинами кислот [1]. Проте, в теріалу в якості сорбента. багатьох випадках ці домішки не впливають на Найбільш близьким до заявлюваного є матеексплуатаційні характеристики матеріалу. ВУГНТ, ріал, описаний в [10], а саме, ВУГНТ, вирощені з нарощені на поверхні розширеного графіту згідно газової фази на лусочках кристалічного графіту, із заявлюваним технічним рішенням, можуть бути активованих каталізатором (сполуками заліза) відкритими або закритими, а також, містити на (прототип). Цей матеріал має наступні спільні сутсвоїй поверхні ту чи іншу кількість аморфного вугтєві ознаки із заявлюваним: лецю. При необхідності видалення домішки аморнаявність в складі матеріалу ВУГНТ; фного вуглецю та розкриття ВУГНТ це може бути 5 61826 6 здійснене відомими методами, наприклад, шляхом ркалювали шляхом електрохімічного окислення в обробки матеріалу водними розчинами окислювасірчаній кислоті, гідролізували реакційну суміш чів (азотна кислота, пероксид водню та інші) або водою, промивали на фільтрі до нейтрального рН обробкою газоподібними реагентами (повітря, кипромивної води і висушували в сушильній шафі сень, вуглекислий газ, водень) при високій темпепри 100°С. Одержаний сухий інтеркальований ратурі [1]. Для надання заявлюваному матеріалу графіт містив 12,5% інтеркальованих летких речогідрофобних або гідрофільних властивостей та вин і 0,04% золи. 50г інтеркальованого графіту інших видів модифікування можуть бути викорисзмішали з 10мл водного насиченого розчину FeCI3тані відомі методи, наприклад, описані в [11-18]. 6H2O (при 18°С насичений розчин містив 80% мас З приведених ознак вище, що характеризують FeCl36H2O, a об'ємна концентрація заліза в ньому заявлюваний матеріал, суттєвими є використання становила 4,5моль/л). Суміш висушили в сушильв якості підложки розширеного графіту та вказані ній шафі при 130°С, після чого інтеркальований межі масового вмісту розширеного графіту. Переграфіт, оброблений хлоридом заліза, розширили вищення масового вмісту розширений графіт (РГ) шляхом термоудару в електричній печі при 900°С. понад 95% приводить до того, що поверхня осаОдержали легкий продукт, що складався з часток джених ВУГНТ стає малою по відношенню до почервоподібної форми діаметром близько 0,2-1мм і верхні розширеного графіту і такий матеріал не довжиною 5-15мм. Насипна маса одержаного про3 має суттєвих переваг порівняно з вихідним розшидукту становила 5г/дм . Одержаний таким чином реним графітом. З іншого боку, нарощення на поактивований залізом розширений графіт викорисверхні розширеного графіту вуглецю до масового товували в якості підложки для нарощування на вмісту нарощеного вуглецю понад 95% приводить ньому ВУГНТ. до того, що в матеріалі зростає доля аморфного Питома поверхня розширеного графіту, акти2 вуглецю, який наростає на поверхні ВУГНТ і знивованого залізом, становила 31м /г, а звичайного жує їх функціональні властивості. розширеного графіту, одержаного в тих же умовах, 2 Таким чином, вихід за межі заявлюваних співале без обробки розчином хлориду заліза, - 35м /г. відношень компонентів або використання в якості Описані вище методики одержання розширеграфіту інших видів графіту приводить до зникненного графіту і нанесення каталізатора не є специня цільового технічного результату, що свідчить по фічними для реалізації заявлюваного винаходу. З наявність причинно-наслідкового зв'язку між заявтим же успіхом можуть бути використані інші мелюваною сукупністю суттєвих ознак та технічним тодики, відомі в даній галузі техніки. Так, інтеркарезультатом, що досягається. лювання графіту може бути здійснене шляхом Щодо інших ознак, які характеризують конкреобробки розчинами окислювачів (наприклад, пертні форми здійснення та використання заявлювасульфату амонію, пероксиду водню, біхромату ного технічного рішення, таких як ступінь розшикалію) в сірчаній кислоті, або шляхом обробки рення вихідного розширеного графіту, розмір графіту концентрованою азотною кислотою, або часток вихідного графіту та заявлюваного матерііншими методами, відомими в техніці [19]. Термоалу, закритість чи розкритість ВУГНТ, наявність чи ударна обробка інтеркальованого графіту може відсутність на поверхні ВУГНТ хімічно приєднаних бути здійснена в газовій печі. Замість хлориду зафункціональних груп (зокрема, гідрофільних чи ліза можуть бути використані інші сполуки заліза, гідрофобних), наявність чи відсутність домішок наприклад, нітрат, ацетат, форміат, ацетилацетокаталізаторів, аморфного вуглецю, вони не є сутнат, або їх суміші. Активація графітової підложки тєвими, оскільки можуть бути вибрані і контрольокаталізатором може бути проведена з використанвані відомими в даній галузі техніки методами, ням уже готового розширеного графіту. В якості описаними в цитованих вище джерелах. каталізатора можуть бути використані сполуки Спосіб одержання заявлюваного матеріалу, інших металів, що активні в процесі вирощування зокрема, методи активації графітової підложки ВУГНТ (залізу, кобальту, нікелю, або їх суміш). каталізаторами, хімічний склад газу, з якого проНаведені вище параметри, конкретні методики і водиться нарощування ВУГНТ, температурний режими можуть бути вибрані виходячи з відомих режим, не є оригінальним, тому що вказані паразнань в даній галузі техніки і тому не є суттєвими метри можуть бути вибрані виходячи з відомих ознаками заявлюваного технічного рішення. Вибір даних в цій галузі. того чи іншого варіанту визначається зручністю і Більш детально заявлюваний вуглецевий манаявністю того чи іншого устаткування та речовин. теріал буде описаний в конкретних прикладах реДля одержання ВУГНТ як джерело вуглецю алізації. використовували ацетилен. При цьому взяли тиДля реалізації винаходу були використані напові режими, описані в літературі [1, 9, 10], а саме, ступні вихідні речовини і матеріали. об'ємна концентрація ацетилену в інертному газіГрафіт природний з вмістом вуглецю 99,9%. носії (аргоні) 2-10%, температура 600°С. Хлорид заліза (III) шестиводний FeCI3-6H2O, Ацетилен одержували в апараті Кіппа з карбімарки "Ч". ду кальцію і очищали від можливих домішок по Карбід кальцію виробництва Словакії, з вихометодикам, описаним в [20], а саме, пропускали дом ацетилену 304-308л/кг, що відповідає масогаз спочатку через розчин, що містив 100г FeCI3вому вмісту СаС2 87-88%. 6H2O, 25г CuCI22H2O і 25мл концентрованої соляАзотну кислоту марки "ХЧ" з масовим вмістом ної кислоти в 150мл води, потім через 20%-ний HNO3 59%. розчин гідроксиду натрію, потім через фільтр ФВОдержання розширеного графіту проводили 1,6 для очистки від можливих крапель аерозолю, і відомим способом, а саме, природний графіт інтенарешті осушували шляхом пропускання через 7 61826 8 колонку з гранулами гідроксиду калію. 600°С і активували розширений графіт з нанесеАргон використовували вищого сорту по ГОСТ ними на його поверхню сполуками заліза воднево10157-79. аргоновою сумішшю (10% об водню) протягом 0,5 Водень одержували в апараті Кіппа шляхом години. Потім пустили суміш газів, що містила 2% реакції алюмінієвих гранул з розчином гідроксиду об ацетилену, 10% об водню (решта аргон). Швиднатрію, потім пропускали для очистки через розкість газової суміші, що входила в реактор, стано3 чин біхромату калію в 60% сірчаній кислоті, потім вила 900см за хвилину. Реакцію осадження через 20% розчин гідроксиду натрію, і осушували ВУГНТ проводили протягом 1 години. Після цього пропусканням через колонку з гранульованим гідреактор продули чистим аргоном і охолодили до роксидом калію. кімнатної температури. Маса продукту становила Швидкість потоків ацетилену, аргону і водню 3,08г. Частки розширеного графіту покрилися чорконтролювали за допомогою відкаліброваних реоним нальотом нарощеного вуглецю. Таким чином, метрів. приріст маси дорівнює 1,08г, що практично співпаДля нарощування ВУГНТ наважку (2г) розшидає з теоретичним, якщо вважати, що. ацетилен реного графіту, активованого залізом, як описано перетворюється у вуглець на 100%. Таким чином, вище, поміщали в реактор (кварцеву трубу) діамев одержаному вуглецевому матеріалі масовий тром 35мм і продували аргоном. Трубу поміщали в вміст розширеного графіту становить 65%, а нагоризонтальну трубчату електропіч з заданою терощеного вуглецю - 35%. мпературою (в більшості експериментів 600°С) і Питома поверхня одержаного вуглецевого ма2 2 активували розширений графіт з нанесеними на теріалу становила 110м /г проти 31м /г для вихідйого поверхню сполуками заліза водневоного розширеного графіту, активованого залізом. аргоновою сумішшю (10% об водню) протягом 0,5Таким чином, "чисту" питому поверхню осаджено2 1 години. Потім пускали суміш газів, що містила го вуглецю можна оцінити як (110-31)/0,35=226м /г, 2 ацетилен. Як показали експерименти, точний що є типовою величиною для ВУГНТ (100-400м /г). склад газової суміші не має критичного впливу на На електронному мікрознімку (Фіг.) видно, що властивості продукту, але при низькій концентрації поверхня розширеного графіту густо заросла воацетилену (2% об) потрібен був більший час для локнистими утвореннями. нарощування заданої маси ВУГНТ. При високій Приклад 2. концентрації ацетилену (20% об) реакція йшла Одержали розширений графіт, активований занадто швидко, так що при товстому шарі графіту залізом, як описано вище. Наважку 2г цього графіпрактично весь вуглець відкладувався в передній ту помістили в реактор (кварцеву трубу) діаметром частині зразка. Оптимальною в умовах наших екс35мм і продули аргоном. Трубу помістили в горипериментів при температурі 600°С була концентзонтальну трубчату електропіч з температурою рація ацетилену 5-10% об, що близько до режимів, 600°С і активували розширений графіт з нанесеякі використовувалися в цитованих вище джереними на його поверхню сполуками заліза водневолах. Проте, ці оптимальні параметри не є суттєвиаргоновою сумішшю (10% об водню) протягом 1 ми ознаками заявлюваного технічного рішення, години. Потім пустили суміш газів, що містила 5% оскільки стосуються конкретної апаратурної реаліоб ацетилену, 10% об водню (решта аргон). Швидзації. При використанні реактора іншої величини і кість газової суміші, що входила в реактор, стано3 конфігурації оптимальні режими напевне будуть вила 950см за хвилину. Реакцію осадження іншими, проте, ці режими можуть бути вибрані ВУГНТ проводили протягом 2 годин. Після цього виходячи з існуючих знань в даній галузі техніки. реактор продули чистим аргоном і охолодили до Для нарощування ВУГНТ можуть бути використані кімнатної температури. В цих умовах чорний вугі інші гази – джерела вуглецю, наприклад, етилен, лець наріс на передній половині графіту, хвостова пари бензолу і інші, згідно з методиками і режимачастина масою 1г залишилася без змін. Хвостову ми, відомими в науково-технічній літературі. фракцію відкинули. Маса чорної фракції з нарощеДля видалення з одержаних матеріалів доміним вуглецем становила становила 6,67г. Таким шок аморфного вуглецю, які можуть знижувати чином, приріст маси дорівнює 5,67г, що практично питому поверхню, використовували обробку зразспівпадає з теоретичним, якщо вважати, що ацеків азотною кислотою у відповідності з відомими тилен перетворюється у вуглець на 100%. Таким методиками [1]. чином, в одержаному вуглецевому матеріалі маПитому поверхню зразків визначали стандартсовий вміст розширеного графіту становить 15%, а ним методом теплової десорбції аргону [ГОСТ нарощеного вуглецю - 85%. 23401-90]. Питома поверхня одержаного вуглецевого ма2 На графічному зображенні (Фіг.) приведені теріалу становила 42м /г, що ненабагато перевизнімки часток ТРГ, які містять вирощені на їх повещує питому поверхню вихідного розширеного грархні вуглецеві нанотрубки. Знімки одержані на фіту. Низька питома поверхня в даному випадку скануючому електронному мікроскопі. пояснюється домішками аморфного вуглецю, що Далі приводяться дані, що підтверджують мозарощує проміжки між ВУГНТ. Для видалення жливість здійснення винаходу. аморфного вуглецю був використаний відомий Приклад 1. метод [1], а саме, кип'ятіння зразка з азотною кисОдержали розширений графіт, активований лотою. В цих умовах ВУГНТ достатньо стійкі, в той залізом, як описано вище. Наважку 2г цього графічас як аморфний вуглець окислюється до вуглекиту помістили в реактор (кварцеву трубу) діаметром слого газу. Методика очистки від домішок аморф35мм і продули аргоном. Трубу помістили в гориного вуглецю не є суттєвою ознакою заявлюваного зонтальну трубчату електропіч з температурою технічного рішення. Для його реалізації можуть 9 61826 10 бути використані і інші методики, описані в наукоки, з масового балансу легко підрахувати, що в во-технічній літературі, зокрема в цитованих вище очищеному матеріалі масовий вміст ТРГ станоджерелах. вить 5%, а ВУГНТ - 95%. Питома поверхня очище2 5г вуглецевого матеріалу, одержаного як опиного продукту становила 150м /г, що в декілька сано вище, помістили в колбу ємністю 250мл, доразів перевищує питому поверхню вихідного ТРГ, лили 120мл 59%-ної азотної кислоти, приєднали але удвічі менше, ніж для очищеного матеріалу по зворотній холодильник і кип'ятили суміш протягом прикладу 2. Видно, що зі збільшенням масового 5 годин. Пари двоокису азоту, що виділялися, уловмісту нарощеного вуглецю питома поверхня очивлювали водним розчином пероксиду водню. При щеного матеріалу зменшується. Можна припустицьому двоокис азоту перетворювався в азотну ти, що причиною цього є зменшення пористості кислоту. Таким чином, методика може бути реаліматеріалу за рахунок потовщення ВУГНТ і заросзована як безвідходна, якщо фракціонувати азотну тання проміжків між ними. кислоту шляхом перегонки. Проте, в лабораторних Дальше збільшення маси нарощеного вуглецю умовах ми цього не робили. Після завершення за рахунок збільшення концентрації газу-джерела реакції окислення аморфного вуглецю (виділення вуглецю (ацетилену) та збільшення часу реакції двоокису азоту майже припинилося) реакційну приводить до різкого зменшення питомої поверхні суміш охолодили, розбавили водою, відфільтрузразків, збільшення долі аморфного вуглецю та вали продукт через паперовий фільтр на воронці сповільнення реакції внаслідок зменшення активБюхнера, промили водою до нейтральної реакції і ності каталізатора. Таким чином, за верхню заяввисушили протягом 3 годин при 100°С. Одержали лювану межу масового вмісту ТРГ в матеріалі мо4,55г продукту, що містив гідроксильні групи. Для жна прийняти 95%. видалення гідроксильних груп зразок нагрівали в Таким чином, вихід за заявлювані межі складу атмосфері аргону протягом 2 годин при 600°С. вуглецевого матеріалу приводить до різкого погіОдержали 4,16г очищеного вуглецевого матеріалу ршення його функціональних властивостей та до у формі гранул. зменшення ефективності процесу синтезу. 2 Питома поверхня становила 233м /г. Ця велиЗаявлюваний вуглецевий матеріал відзнача2 чина близька до оціночної величини 226м /г, розється високою питомою поверхнею і електропрорахованої вище (приклад 1) для ВУГНТ при невевідністю, одержується у вигляді пористих гранул і ликому масовому вмісті на розширеному графіті. може бути використаний як адсорбент, носій катаТаким чином, це дає підставу припустити, що ослізаторів, компонент електродних матеріалів. новна маса нарощеного вуглецю в матеріалах Використані джерела інформації прикладів 1 і 2 має одну природу (ВУГНТ), але при 1. Шпак А.П., Куницкий Ю.А., Карбовский В.Л. тривалому нарощуванні (приклад 2) частково наКластерные и наноструктурные материалы. Киев, ростає також аморфний вуглець, що знижує пито«Академкнига», 2001, 588с. - С.283-342. му поверхню зразка. 2. Елецкий А.В. Углеродные нанотрубки и их Питомий опір стиснутого зразка становив эмиссионные свойства. Успехи физических наук, 2002, т.172, №4, с.401-438. 0,05Омсм. 3. US Patent 6514897, МПК B01J021/18, дата Приклад 3. публікації 4, 02 2003, Процес нарощування ВУГНТ проводили так 4. US Patent 6432866, МПК B01J021/18, дата само, як описано у прикладі 1, але тривалість напублікації 13, 08 2002, рощування була меншою, а саме 20 хвилин. Оде5. US Patent 6491789, МПК D21Η013/50, дата ржали 2,105г продукту, в якому масовий вміст публікації 10, 12 2002, термо-розширений графіт (ТРГ) становив 95%, а 6. US Patent 6432866, МПК B01J021/18, дата нарощених ВУГНТ - 5%. Питома поверхня одер2 публікації 13,08, 2002, жаного матеріалу становила 47м /г, що суттєво 7. US Patent 6205016, МПК H01G009/00, дата перевищує питому поверхню вихідного ТРГ. публікації 20,03 2001, При дальшому зменшенні масового вмісту на8. US Patent 6099965, МПК С01В011/04, дата рощених ВУГНТ у вуглецевому матеріалі його пипублікації 8,08, 2000, тома поверхня і функціональні властивості мало 9. US Patent 6440610 МПК Н01М004/58, дата відрізняються від вихідного ТРГ. Таким чином, публікації 27,08, 2002,. масовий вміст ТРГ 95% можна прийняти за верхню 10. Hernadi К., Fonseca Α., Nagy J.B., Bernaerts заявлювану межу вмісту ТРГ. D., Lucas A.A. Fecatalyzed carbon nanotube Приклад 4. formaton. Carbon, 1996, vol.34, No10, pp.1249-1257. Процес нарощування ВУГНТ проводили так 11. US Patent 6414836, ΜΠΚ H01G004/06, дата само, як описано у прикладі 2, але тривалість пропублікації 2,07, 2002, цесу нарощування збільшили до 10 годин. Одер12. US Patent 6368569, МПК C09C001/56; жали 46,5г продукту, в якому масовий вміст ТРГ C09C061/09; C09C233/00, дата публікації 9,04, становив 4,3%, а нарощеного вуглецю - 95,7%. 2002, Питома поверхня одержаного матеріалу станови2 13. US Patent 6362011, МПК G01N033/551; ла 40м /г. Після очистки від домішок аморфного G01N033/573; C12Q001/32; C12Q001/37, дата пубвуглецю шляхом кип'ятіння з азотною кислотою по лікації 26,03, 2002, методиці, описаній вище, одержали очищений 14. US Patent 6331262, МПК Н01В001/24; вуглецевий матеріал, маса якого (після термообC09L001/44; C01B031/00, дата публікації 18,12, робки 600°С в аргоні) становила 81% від маси не2001, очищеного продукту. Таким чином, оскільки графіт 15. US Patent 6203814, МПК А61К009/70; стійкий до впливу азотної кислоти в умовах очист 11 61826 12 A61K047/04; B05D003/10, дата публікації 20,03, D01F009/12, дата публікації 16,12, 1997, 2001, 19. Черныш И.Г., Карпов И.И., Приходько Г.П., 16. US Patent 6187823, МПК B01F003/12; Шай В.М. Физико-химические свойства графита и B01F003/20; C09C001/56, дата публікації 13,02, его соединений. Отв. ред. Чуйко А.А. АН УССР. 2001, Ин-т химии поверхности. - Киев: Наукова думка, 17. US Patent 6031711, МПК H01G004/005; 1990, 200с. H01G004/32, дата публікації 29,02, 2000, 20. Миллер С.А. Ацетилен, его свойства, по18. US Patent 5698175, МПК С01В031/00; лучение и применение. Л., Химия, 1969. Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюCarbon material
Автори англійськоюYanchenko Volodymyr Volodymyrovych, Sementsov Yurii Ivanovych
Назва патенту російськоюУглеродный материал
Автори російськоюЯнченко Владимир Владимирович, Семенцов Юрий Иванович
МПК / Мітки
МПК: B01J 20/20, C01B 31/02
Мітки: вуглецевий, матеріал
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-61826-vuglecevijj-material.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Вуглецевий матеріал</a>
Попередній патент: Спосіб аналізу частотних характеристик
Наступний патент: Пристрій захисту електричної мережі з ізольованою або компенсованою нейтраллю від несиметричних режимів
Випадковий патент: Спосіб захисту від корозії ливарних алюмінієвих сплавів