Автономний термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини

Реферат: Автономний термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини містить блок живлення, блок керування, блок охолодження на основі термоелектричних модулів Пельтьє та охолоджуючий шолом. Додатково містить автономне джерело живлення. UA 106894 U (54) АВТОНОМНИЙ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИЙ ПРИЛАД ДЛЯ ГІПОТЕРМІЇ ГОЛОВНОГО МОЗКУ ЛЮДИНИ UA 106894 U UA 106894 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до медичної техніки, яка використовує термоелектричні ефекти і може бути використана в медичній практиці для запобігання шкідливого впливу гіпоксії на головний мозок людини (при порушеннях мозкового кровообігу, шокових станах, гострій серцево-судинній недостатності, повній поперечній блокаді серця, травмах голови, отруєнні окисом вуглецю, асфіксії різного походження, а також при операціях на серці та магістральних судинах) [1]. При тривалості кисневого голодування більше 3-4 хвилин відновлення діяльності мозку стає неможливим. Однак, відомо, що локальна гіпотермія мозку знижує його потребу в кисні, підвищує стійкість до гіпоксії, а також зменшує або навіть усуває небезпеку тимчасової ішемії мозку і цим збільшує допустиму тривалість кисневого голодування [2]. Так, наприклад, охолодження лише на 5 °C збільшує час життя мозку у кілька разів. Таким чином, гіпотермія рекомендована при різного роду травмах голови, оперативних втручаннях на серце, а також у післяопераційному періоді - при гіпоксичних набряках головного мозку, інтоксикації і травмах центральної нервової системи. Відомі прилади, що використовуються у медицині для гіпотермії головного мозку людини через верхні дихальні шляхи [3-5] або зовнішні покриви голови [6, 7]. Прилади для гіпотермії головного мозку людини через верхні дихальні шляхи містять у своєму складі катетери, що вставляються в ніздрі пацієнта, через які вливається охолоджений фізрозчин або продувається охолоджене повітря. Однак основним недоліком таких приладів є те, що їх не можна використовувати при черепно-мозкових травмах голови, носових переломах та захворюваннях дихальних шляхів, що значно звужує області їх практичного використання. В основі роботи приладів для гіпотермії головного мозку людини через зовнішні покриви голови використовується холодильний агрегат (зазвичай компресорного типу) для охолодження холодоносія (вода, розчин спирту, повітря, вуглекислота тощо) і гідравлічна система, що забезпечує примусову циркуляцію холодоносія через кріоаплікатор. До таких приладів для гіпотермії головного мозку людини через зовнішні покриви голови можна віднести: апарат для краніоцеребральної гіпотермії [2], пристрій для охолодження зовнішніх покривів голови і головного мозку людини [6], автономний прилад для гіпотермії головного мозку [7]. Однак такі прилади є стаціонарними та габаритними установками на основі компресійних холодильних агрегатів. Це, в свою чергу, обмежує використання таких приладів у каретах швидкої допомоги. Вирішити цю проблему дає можливість застосування термоелектричного охолодження. З відомих аналогів найбільш близьким по технічній суті є термоелектричний прилад для охолодження мозку новонароджених [8]. Прилад містить блок живлення, блок керування, блок охолодження на основі термоелектричних модулів Пельтьє та охолоджуючий шолом. Охолоджуючий шолом приладу складається з водяного ковпака (має систему каналів по яких циркулює охолоджуюча рідина від термоелектричного блока охолодження), тримача для водяного ковпака і зовнішнього ізоляційного ковпака. Прилад забезпечує рівномірне та контрольоване охолодження головного мозку новонародженої дитини до температури 34 °C при робочій температурі охолоджуючої рідини 21-25 °C. Для підтримки необхідної температури охолоджуючого шолому зовнішній ковпак ізольований і покритий металевою фольгою. Однак основними недоліками такого стаціонарного приладу є великі габаритні розміри та прив'язаність до побутової мережі живлення 110÷220 В змінного струму, що обмежує можливості його використання у нестаціонарних умовах або екстрених ситуаціях. Тому задача запропонованої корисної моделі полягає у розширенні області застосування термоелектричних приладів для гіпотермії головного мозку людини, перетворенні їх з традиційно стаціонарних у нестаціонарні автономні прилади. Це, у свою чергу, дасть можливість використовувати їх в каретах швидкої медичної допомоги та підвищить ефективність та швидкість надання невідкладної медичної допомоги в екстрених ситуаціях (при інсультах, інфарктах, порушеннях мозкового кровообігу, гострій серцево-судинній недостатності, травмах голови та гіпоксії головного мозку людини). Вказана задача вирішується тим, що автономний термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини містить автономне джерело живлення; адаптер для забезпечення підзарядки автономного джерела живлення та живлення приладу від бортової мережі автомобіля 12 В постійного струму; виносний датчик температури головного мозку людини з аплікатором для розміщення у вушній раковині, носовій або ротовій порожнині. Відповідність критерію "новизна" запропонованому приладу забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для автономного термоелектричного приладу для гіпотермії головного мозку людини, яке полягає в тому, що такий прилад містить автономне джерело живлення; адаптер для забезпечення підзарядки автономного джерела живлення та живлення приладу від бортової мережі автомобіля 12 В 1 UA 106894 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 постійного струму; виносний датчик температури головного мозку людини з аплікатором для розміщення у вушній раковині, носовій або ротовій порожнині. Промислове використання запропонованого автономного термоелектричного приладу для гіпотермії головного мозку людини не вимагає застосування спеціальних технологій та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. Автономний термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини складається з двох функціональних вузлів: охолоджуючого пристрою та приєднаного до нього за допомогою шлангів охолоджуючого шолома. Охолоджуючий пристрій містить розміщені в спільному корпусі блок живлення, автономне джерело живлення у вигляді акумулятора електричної енергії, адаптер для підзарядки автономного джерела живлення та живлення приладу від бортової мережі автомобіля 12 В постійного струму, блок керування та блок охолодження на основі термоелектричних модулів Пельтьє. Як термоелектричні модулі Пельтьє у запропонованій конструкції термоелектричного приладу для гіпотермії головного мозку людини використовуються сучасні термоелектричні модулі охолодження на основі високоефективних термоелектричних матеріалів Ві-Те [9, 10]. Охолоджуючий шолом виконаний у вигляді головного убору з еластичного матеріалу. В стінках охолоджуючого шолома розміщено систему каналів, по яких циркулює охолоджуюча рідина від термоелектричного блока охолодження. Крім того, охолоджуючий шолом містить виносний датчик температури головного мозку людини з аплікатором для розміщення у вушній раковині, носовій або ротовій порожнині. Запропонований автономний термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини працює наступним чином: при подачі електричної потужності на термоелектричні модулі Пельтьє блока охолодження відбувається охолодження рідкого холодоносія, що під дією насоса циркулює через охолоджуючий шолом. Електричну потужність на вибір оператора можна подавати від блока живлення, що під'єднується до побутової мережі 220 В змінного струму, від бортової мережі автомобіля 12 В постійного струму та від автономного джерела живлення. За допомогою блока керування здійснюється регулювання електричної потужності, що подається на термоелектричні модулі Пельтьє і, таким чином, відбувається керування температурою холодоносія, яка відображається на дисплеї приладу. Контактуючи із шкірними покривами голови, охолоджуючий шолом приводить до охолодження головного мозку людини. Температуру мозку контролюють за допомогою виносного датчика температури головного мозку людини з аплікатором для розміщення у вушній раковині, носовій або ротовій порожнині. Запропонований автономний термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини дає можливість понизити температуру головного мозку людини до +30 ÷ +32 °C при температурі холодоносія +2 °C. Такий прилад може використовуватися у нестаціонарних умовах у вигляді портативного переносного пристрою, зокрема в каретах швидкої медичної допомоги, а також в екстрених ситуаціях (при інсультах, інфарктах, порушеннях мозкового кровообігу, гострій серцево-судинній недостатності, травмах голови та гіпоксії головного мозку людини). Використання в медичній практиці запропонованого автономного термоелектричного приладу для гіпотермії головного мозку людини підвищить ефективність та швидкість надання невідкладної медичної допомоги в системі охороні, здоров'я. Джерела інформації: 1. Белоус A.M., Грищенко В.И. Криобиология. - Киев: Наук, думка, 1994. - 431 с. 2. Шевелёв О.А., Бутров А.В. Технологии лечебной гипотермии в интенсивной терапии и реаниматологии // Неотложная медицина. - № 3. - 2010. - с. 45-49. 3. Harris В., Andrews P.J.D., Murray G.D., Forbes J., Moseley О. Systematic review of head cooling in adults after traumatic brain injury and stroke. Health Technology Assessment. - Vol. 16. No. 45. - 2012. 4. Patent US 2013/0030411 Al. Non-invasive systems, devices, and methods for selective brain cooling // Tomas Kreck, Seth Rodgers, Ian Sas. - 2013. 5. Takeda Y., Fumoto K., Naito H., Morimoto N. Development of a pharyngeal cooling system that enables brain temperature to be immediately reduced // Crit Care Med, 37:506. - 2009. 6. Патент РФ № 96762. Устройство для охлаждения наружных покровов головы и головного мозга человека // Усышкин И.М., Шевелев О.А. - 2010. 7. Патент UA № 35115. Автономний прилад для гіпотермії головного мозку // Лобенко А.О., Запорожченко Б.С, Власов В.І., Морозюк Т.В., Шишлов В.І., Урядов В.В., Бородаєв І.Є. - 2001. 8. Patent US 6612453 В1. Device for cooling infant's brain // Joseph P. Stefanile, Dale J. Dell'Ario, Steven G. Miles. -2001 (http://www.accessdata.fda.gov/cdrh_docs/pdf4/P040025c.pdf). 9. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наук, думка. - 1979. - 768 с. 2 UA 106894 U 10. Анатычук Л.И. Термоэлектричество. Т. 2. Термоэлектрические преобразователи энергии. - Киев, Черновцы: Институт термоэлектричества, 2003. - 376 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Автономний термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини, що містить блок живлення, блок керування, блок охолодження на основі термоелектричних модулів Пельтьє та охолоджуючий шолом, який відрізняється тим, що містить автономне джерело живлення. 2. Автономний термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини за п. 1, який відрізняється тим, що містить адаптер для забезпечення підзарядки автономного джерела живлення та живлення приладу від бортової мережі автомобіля 12 В постійного струму. 3. Автономний термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини за п. 1, який відрізняється тим, що містить виносний датчик температури головного мозку людини з аплікатором для розміщення у вушній раковині, носовій або ротовій порожнині. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3