Термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини

Реферат: Термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини містить блок живлення, блок керування, блок охолодження на основі термоелектричних модулів Пельтьє та охолоджуючий шолом. Додатково містить пристрій для автоматичного визначення географічного місцезнаходження приладу. UA 106899 U (54) ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИЙ ПРИЛАД ДЛЯ ГІПОТЕРМІЇ ГОЛОВНОГО МОЗКУ ЛЮДИНИ UA 106899 U UA 106899 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі медичної техніки і призначена для гіпотермії головного мозку людини, зокрема в нестаціонарних екстрених ситуаціях - при інсультах, інфарктах, порушеннях мозкового кровообігу, шокових станах, гострій серцево-судинній недостатності, травмах голови і центральної нервової системи, отруєнні окисом вуглецю, асфіксії різного походження, гіпоксії головного мозку людини тощо [1,2]. Корисна модель дозволяє розширити сфери застосування приладів для гіпотермії головного мозку людини за рахунок можливості їх ефективної роботи як у стаціонарних, так і в нестаціонарних умовах, зокрема в реанімаційних автомобілях швидкої медичної допомоги. Відзначимо, що гіпотермія головного 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 [3]. При тривалості кисневого голодування більше 3-4 хвилин відновлення діяльності мозку стає неможливим, а пониження температури головного мозку лише на 5 °C збільшує час його життя у кілька разів. Відомими аналогами є прилади, що використовуються у медицині для гіпотермії головного мозку людини через зовнішні покриви голови [3-5]. В основі роботи таких приладів 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 [4], автономний прилад для гіпотермії головного мозку [5]. Однак аналоги є стаціонарними та габаритними установками на основі компресійних холодильних агрегатів. Це, в свою чергу, обмежує використання таких приладів у автомобілях швидкої медичної допомоги. Вирішити цю проблему дає можливість застосування термоелектричного охолодження. Найближчим аналогом до корисної моделі є термоелектричний прилад для охолодження мозку новонароджених [6]. 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 шолома зовнішній ковпак ізольований і покритий металевою фольгою. Однак основним недоліком найближчого аналога є неможливість безпровідної передачі інформації про температуру головного мозку та місцезнаходження людини на віддалений персональний комп'ютер (наприклад, в лікарні) для подальшої її обробки, аналізу та прийняття лікарем першочергових дій щодо надання невідкладної медичної допомоги. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції термоелектричного приладу для гіпотермії головного мозку людини з метою можливості збереження, безпровідної передачі даних на віддалений персональний комп'ютер і подальшої обробки та аналізу інформації про температуру головного мозку та місцезнаходження людини, що підвищить ефективність та швидкість надання невідкладної медичної допомоги в системі охорони здоров'я. Поставлена задача вирішується тим, що термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини містить пристрій для автоматичного визначення географічного місцезнаходження приладу; пристрій для відображення на дисплеї та запам'ятовування результатів вимірювань температури головного мозку людини з прив'язкою до часу їх проведення; радіопередавач інформації про температуру головного мозку та місцезнаходження людини на віддалений персональний комп'ютер, до якого приєднано радіоприймач сигналу. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для термоелектричного приладу для гіпотермії головного мозку людини, яке полягає в тому, що такий прилад містить пристрій для автоматичного визначення географічного місцезнаходження приладу; пристрій для відображення на дисплеї та запам'ятовування результатів вимірювань температури головного мозку людини з прив'язкою до часу їх проведення; радіопередавач інформації про температуру головного мозку та місцезнаходження людини на віддалений персональний комп'ютер, до якого приєднано радіоприймач сигналу. Корисна модель не вимагає застосування спеціальних технологій та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. 1 UA 106899 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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, блок керування, блок охолодження на основі термоелектричних модулів Пельтьє, пристрій для автоматичного визначення географічного місцезнаходження приладу, пристрій для відображення на дисплеї та запам'ятовування результатів вимірювань температури головного мозку людини з прив'язкою до часу їх проведення, радіопередавач інформації про температуру головного мозку та місцезнаходження людини на віддалений персональний комп'ютер, до якого приєднано радіоприймач сигналу. 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 [7,8]. Охолоджуючий шолом виконаний у вигляді головного убору з еластичного матеріалу. В стінках охолоджуючого шолому розміщено систему каналів, по яких циркулює охолоджуюча рідина від термоелектричного блока охолодження. Корисна модель працює наступним чином. При подачі електричної потужності на термоелектричні модулі Пельтьє блоку охолодження відбувається охолодження рідкого холодоносія, що під дією насосу циркулює через охолоджуючий шолом. За допомогою блоку 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. Запропонований термоелектричний прилад для гіпотермії головного мозку людини дає можливість понизити температуру головного мозку людини до +30  +32 °C при температурі холодоносія +2 °C. При цьому інформація про температуру головного мозку та місцезнаходження людини відображається на дисплеї приладу, зберігається у пам'яті запам'ятовуючого пристрою з прив'язкою до часу проведення вимірювань, а також передається на віддалений комп'ютер (наприклад, в лікарні) за допомогою радіопередавача для її подальшої обробки і аналізу та прийняття лікарем першочергових дій щодо надання невідкладної медичної допомоги. Корисна модель 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 корисної моделі підвищить ефективність та швидкість надання невідкладної медичної допомоги в системі охорони здоров'я. Джерело 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. 4. Патент РФ № 96762. Устройство для охлаждения наружных покровов головы и головного мозга человека // Усышкин И.М., Шевелев О.А.-2010. 5. Патент UА №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. 6. Patent US 6612453 Bl. 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). 7. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наук, думка.-1979.-768 с. 8. Анатычук Л.И. Термоэлектричество. Т. 2. Термоэлектрические преобразователи энергии. -Киев, 'Чернрвцьі: Институт термоэлектричества, 2003.-376 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. 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 пристрій для автоматичного визначення географічного місцезнаходження приладу. 2 UA 106899 U 5 2. Термоелектричний прилад за п. 1, який відрізняється тим, що містить пристрій для відображення на дисплеї та запам'ятовування результатів вимірювань температури головного мозку людини з прив'язкою до часу їх проведення. 3. Термоелектричний прилад за п. 1, який відрізняється тим, що містить радіопередавач інформації про температуру головного мозку та місцезнаходження людини на віддалений персональний комп'ютер, до якого приєднано радіоприймач сигналу. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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