文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:
以甘油作为保护剂的猪肾热物性
参数实验研究
安娜诸凯王雅博王艳娇
天津商业大学天津市制冷技术重点实验室, 天津 300134
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摘要:以活体猪肾低温保存为目的而进行的生物传热实验研究,利用差示扫描量热仪实验研究了-80~20℃之间不同甘油浓度对猪肾脏冰点、潜热、比热的影响;利用热常数分析仪获得了-40~20℃不同甘油浓度对导热系数影响。实验发现:随甘油浓度的增加,融化温度区向低温方向偏移,冰点逐渐降低,且潜热值逐渐减小。比热值的变化趋势大体分为三个阶段,相变前,随甘油含量的增加,比热值逐渐增大;在相变区,随甘油含量的增加,比热值显著减小;相变后,随着甘油含量的增加,比热值变小。而且随着甘油含量的增加,导热系数逐渐变小。通过分析研究各区间热特性参数变化的原因,可为冰温保存肾器官提供理论依据。
关键词:甘油;猪肾脏;热物性参数;DSC
1 引言
近年来,冰温保存研究引起了众多学者的关注[1] [2] [3]。由于大器官(移植)保存的特殊性,贯用的低温保存方法无法适宜。将器官置于零度范围并使保存时间尽量延长,是本课题的研究目的,其中与保存手段密切相关的生物热参数的研究,就显得非常重要。研究表明复杂生物组织在结冰点间的温度区域内可以使细胞活性降低而不致遭到破坏[4]。甘油作为一种渗透性保护剂,能够使结晶过程延缓,抑制冷冻过程,缓解冷却过程中出现的渗透压效应等,可能使冷冻保护剂对生物组织的热物性产生影响。与此同时传热模型建立的准确性也依赖于热物性参数的正确获取。与复杂生物组织相变直接相关的热物性性参数主要是导热率和比热容。目前,胡[4] 、鲁[5]以及杨[6]测得了单一生物组织的冰点、相变潜热、比热以及导热等特性参数,但甘油的加入对生物组织物性参数的影响还不明确。
本文以猪肾脏组织为研究对象,采用DSC对添加低温保护剂(甘油)后对猪肾组织的冰点、比热、导热、相变潜热等四个参数进行检测,通过分析研究,为数值模拟计算肾脏三维温度场提供物性参数。
2 实验研究
实验材料
将猪肾浸泡在不同甘油浓度的磷酸盐缓冲液中,密封保存24小时,24小时的浸泡
是为了保证甘油充分的扩散到组织中。取出磷酸盐溶液中的组织待用。
实验设备
采用TA-Q1000型差示扫描量热仪记录热流曲线并分析冰点、相变潜热和比热,采用
到出存吧u
Hot Disk TPS2500S型热常数分析仪测试组织导热系数。
实验方法
实验分为两组:
“不预核处理”组,温度程序:
-90℃
25℃
5℃/min
5℃/min
“预核处理”(过冷和再加热到冰点)组,温度程序:
-25℃
2℃
-90℃
25℃
5℃/min
5℃/min
恒温3min
5℃/min
5℃/min
3 结果与分析
降温时,溶液只有先过冷到其平