CZ2010645A3

CZ2010645A3 - Zarízení pro aplikaci hypotermie

Info

Publication number: CZ2010645A3
Application number: CZ20100645A
Authority: CZ
Inventors: Noga@Zdenek; Tomecek@František
Original assignee: Vysoká škola bánská-Technická univerzita Ostrava
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-07
Also published as: CZ306091B6

Abstract

Zarízení pro aplikaci hypotermie je sestavené z chladícího bloku (5), k nemuž je z jedné strany pripevnen Peltieruv clánek (1) a z druhé strany prostrednictvím spojovacího prvku sekundární systém chlazení. K Peltierovu clánku (1) je na strane smerem k živé tkáni pripojen chladící prvek (2), na který navazuje kontaktní prvek (3). Chladící prvek (2) muže být z vnejší strany tepelne izolován izolací (4). Na sekundárním systému chlazení nebo na operném prvku (12) nebo na chladícím prvku (2) je umísteno rozebíratelné kloubové spojení (15), umožnující propojení jednotlivých chladících bloku (5) mezi sebou. Pri uchycení zarízení na chlazenou oblast dojde pomocí kloubového spojení (15) k vhodnému kontaktu mezi chlazenou tkání a kontaktním prvkem (3). Zarízení pro aplikaci hypotermie je následne pomocí upínacího prvku (11) fixováno tak, aby došlo k žádanému kontaktu s chlazenou tkání. Upínací prvek (11) zajistí dosažení ideálních kontaktních podmínek mezi živou tkání a kontaktním prvkem (3). Upínací prvek (11) je soucástí sekundárního systému chlazení nebo operného prvku (12) nebo chladícího prvku (2). Systém sekundárního chlazení, muže fungovat na bázi odvodu tepelné energie z teplé strany Peltierova clánku (1), tj. chladícího bloku prostrednictvím kapaliny nebo vzduchu.

Description

Zařízení pro aplikaci hypotermie

Oblast techniky

Zařízený pro aplikaci hypotermie může být zařazeno do standardní výbavy posádek rychlé záchranné služby, resuscitačních oddělení nebo jednotek intenzivní péče a do sortimentu lékáren, pro aplikactv domácích podmánkách. Významný přínos spočívá v aplikacích na novorozence, u nichž nedošlo k spontánnímu dýchání do pěti minut od porodu. Aplikace zařízení může výrazně snížit jejich úmrtnost a postižení, neboť hypotermie má prokazatelně pozitivní neuroprotekticní účinek. Další aplikace zařízení může být u pacientů léčených chemoterapií, kde zabraňuje vypadávání vlasů a účinné redukuje metabolismus nádorových buněk. Při úrazech hlavy aplikace zařízení snižuje otok na mozku. Chráněnou konstrukci hypotermického zařízení lze použít k chlazení jiných částí těla ( krk, končetiny atp.).

Dosavadní stav techniky

Současné řešeni hypotermie v terénu představují chladící obklady, které se umísťují pacientovi na záda, hrudník, břicho a krk. Udržování cílové teploty je velmi obtížné a vyžaduje značné úsilí ošetřujícího personálu. Dále zde hrozí velké riziko přechlazení, které vede ke vzniku omrzlin, metoda vyžaduje velký objem prostředků a brání přístupu k pacientovi. Lednice s obklady je nepřetržitě napájena přes elektrický kabel z autobaterie sanitky a při delším čekání na výjezd dochází k vybití, lednice někdy chladí nedostatečně, jindy naopak mrazí.Obklady je nutno pravidelně měnit. Modernější metodou pro stacionární využití jsou mikroprocesorově řízené termoregulační systémy založené na cirkulaci vody v matracích a přikrývkách, které ale pro svou funkci vyžadují led.Uvedené techniky umožňují navozeni pouze hypotermie celkové, která s sebou nese komplikace. Pro lokální selektivní chlazení hlavy se dnes používají vodní čepice s cirkulací ochlazené vody. Mezi méně užívané metody patří inhalace ochlazeného plynu. Vdechováním ochlazené nasycené páry se chladí oblast hlavy, krku, hrudníku a jádra. Používá se v nemocnicích i v sanitních vozech. Způsobuje záněty a má částečně negativní vliv na organismus. Mezi nové techniky chlazení patří intranasální (nosohltanové) chlazení. Další metody dosahování hypotermie jsou invazivní a jejich použití vyžaduje přítomnost ošetřujícího lékaře (mimotélní oběh, intravaskulární chlazení, laváže tělních dutin apod.).

Jediné doposud oficiálně schválené zařízení určené k neinvazivnímu lokálnímu chlazení je chladící čepice Olympic Cool-Cap Systém určené pro záchranu pacientů postižených středně těžkou a těžkou hypoxickou ischémií. Podobnou funkci chlazení plní i matracové vodní systémy s cirkulací kapaliny. Umožňují však navodit pouze hypotermii celkovou a to v prostorách nemocnice.

Podstata vynálezu

Zařízení pro aplikaci hypotermie slouží k chlazení živé tkáně za účelem navození mírné hypotermie. Hypotermie, neboli podchlazení je nový progresivní přístup, aplikovaný při resuscitaci pacientů, který zvyšuje šanci pacienta na přežití. Zařízení umožní působením chladu významně snížit spotřebu kyslíku, utlumit fyziologické pochody a zabránit tak aktivaci patofyziologických procesů, které vedou k poškození mozku a následné psychomotorické retardaci nebo smrti. Zařízení zmírňuje nebo zcela eliminuje neurologické následky způsobené nedostatečným zásobením živé tkáně kyslíkem a zvyšuje tak naději pacienta na návrat do normálního života. Při úrazech hlavy zařízení brání vzniku mozkového edému.

Podstatou vynálezu je využití Peltierova článku v konstrukci chladícího prvku zařízení pro zabezpečení odvodu tepelné energie ze živé tkáně. K zabezpečení odvodu tepelné energie z chladícího prvku je využito vodního resp. vzduchového chlazení. Teplosměnná plocha chladícího prvku může být tvořena např. zdravotně nezávadným krytem tepelné vodivé např.gelové výplně kontaktního prvku chladicího zařízení. Prostřednictvím kontaktního prvku např. gelové výplně kontaktního prvku je zajištěn měkký kontakt s živou tkání a odvod tepla ze živé tkáně. Materiál kontaktního prvku musí být biokompatibilní, protože dochází ke kontaktu se živou tkání. Výplň kontaktního prvku, je tepelně vodivá a zdravotně nezávadná. Tlak a teplotu může snímat soustava senzorů umístěných, v kontaktním prvku co nejblíže živé tkáni. Vnější strana kontaktního prvku může být tepelně izolována vůči okolí.

Ovládání a regulace výkonu chladícího prvku - Peltietrova článku je závislé na velikosti napájecího proudu. Jako zdroj energie může být použita el. síť a transformátor (v prostorách nemocnice), nebo el.akumulátorová baterie, nebo může být využito napájení ze zástavby sanitního vozu či záchranné helikoptéry nebo jiného zařízení se zdrojem elektrického proudu s potřebnými parametry. Ovládání zařízení může být v režimu manuálním nebo automatickém nebo poloautomatickém. Peltierovy články teplo odebírají z jedné strany (prostředí) a převádějí na stranu druhou, přičemž produkují samy teplo, a proto musí být zařízení opatřeno systémem sekundárního chlazení, který toto teplo kontinuálně odvádí a zabraňuje poškození elektrotechnických součástí.

Zařízení pro aplikaci hypotermie je sestavené z chladícího bloku, k němuž je λ o e e c o z jedné strany připevněn Peltierův článek a z druhé strany prostřednictvím spojovacího prvku sekundární systém chlazení. K Peltierovu článku je na straně směrem k živé tkání připojen chladící prvek, na který navazuje kontaktní prvek. Chladící prvek může být z vnější strany tepelně izolován izolací. Na sekundárním systému chlazení, nebo na opěrném prvku, nebo na chladícím prvku je umístěno rozebíratelné kloubové spojení, umožňující propojení jednotlivých chladících bloků mezi sebou. Při uchycení Zařízení pro aplikaci hypotermie na chlazenou oblast dojde pomocí kloubového spojení k vhodnému kontaktu mezi chlazenou tkání a kontaktním prvkem.í Zařízení pro aplikaci hypotermie je následně pomocí upínacího prvku fixováno tak, aby došlo k žádanému kontaktu s chlazenou tkání. Upínací prvek zajistí dosažení ideálních kontaktních podmínek mezi živou tkání a kontaktním prvkem. Upínací prvek je součástí sekundárního sytému chlazení nebo opěrného prvku, nebo chladícího prvku.

Systém sekundárního chlazení, může fungovat na bázi odvodu tepelné energie z teplé strany Peltiérova článku, tj. chladícího bloku prostřednictvím kapaliny nebo vzduchu.

Sekundární systém chlazení využívající vzduch se skládá z chladícího bloku, který je tvořen tepelně vodivým materiálem, do něhož vstupuje teplo z teplé strany Peltiérova článku a je odváděno s výhodným uspořádáním chladících žeber proudem vzduchu,vyvíjeným ventilátorem. Proud vzduchu může být regulován pomocí regulačních kotoučů umístěných na sací, nebo výtlačné nebo obou stranách ventilátoru. Ventilátor spolu s regulačními kotouči tvoří ventilátorový blok, který je prostřednictvím spojovacích prvků připojen k chladícímu bloku.

Sekundární systém chlazení využívající kapalinu kapaliny se skládá z tepelně vodivého (např.méděného) bloku, a hadiček pro vedení chladicí kapaliny, vodní pumpy a nádrže chladicí kapaliny či napojení na vodovodní systém. Významnou částí sekundárního systému chlazení kapalinou je tepelně vodivý (např. měděný) chladicí blok. Úkolem chladícího bloku je prostřednictvím proudícího média odebírat tepelnou energii z Peltierova článku a transportovat ji mimo např. do nádrže, ze které kapalina může odevzdávat část tepla do okolí. Chladicí blok je zhotoven z tepelně vodivého materiálu (např. mědi nebo stříbra) a to buď jako masiv (jeden celek), nebo jako dělený blok, kdy je část bloku na straně styku s Peltierovým článkem je provedena z tepelnévodivého materiálu a část, která je ve styku s okolním prostředím je provedena z materiálu tepelně méně vodivého nebo teplonevodivého. Použitím děleného bloku lze dosáhnout nižší hmotnosti zařízení pří stejné efektivitě chlazení. Chladicí blok s kapalinovým chlazením je opatřen chladicím kanálem, v němž proudí chladicí médium. Pro účinný odvod tepla je pro chladicího blok podstatný tvar a provedení chladícího kanálku. Uchycení Peltierova článku k chladicímu bloku je zajištěno tuhým a kontaktním spojem.

Výhodou Zařízení pro aplikaci hypotermie je jeho plná mobilita, snadná a přesná regulace cílové teploty v místě styku kontaktního prvku se živou tkání velikostí napájecího proudu, možnost případného zahřívání reverzací proudu. Zařízení pro aplikaci hypotermie nepotřebuje pro svou funkcí led. Zařízení pro aplikaci hypotermie umožňuje snímání kontaktní teploty a kontaktního tlaku a pořízení záznamu těchto veličin v průběhu aplikace zařízení

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže osvětlen na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněn zařízení pro aplikaci hypotermie se sekundárním vzduchovým chladícím systémem, na obr.2 je znázorněno uspořádání chladícího bloku s Peltierovým |·- f>

článkem. Obr. 3 zobrazuje příklad umístění rozebíratelného kloubového spojení na zařízení pro aplikaci hypotermie, mezi izolací a kontaktním prvkem. Obr. 4 zobrazuje zařízení pro aplikaci hypotermie se sekundárním vzduchovým chladícím systém s upínacím prvkem, který je uchycen k ventilátorovému bloku. Obr. 5 znázorňuje chladící prvek se sekundárním vzduchovým chladícím systém, s upínacím prvkem a opěrným prvkem, který je tepelně zaizolovaný z vnější strany. Obr. 6 znázorňuje příklad uspořádání rozebíratelného kloubového spojení na zařízení pro aplikaci hypotermie s vnější izolací na opěrném prvku. Obr. 7 zobrazuje uspořádání chladícího prvku s vodním sekundárním chladícím systémem. Na obr. 8 je znázorněno použití zařízení pro aplikaci hypotermie na dolní končetině. Na obr. 9 je uveden příklad uspořádání zařízení pro aplikaci hypotermie na lůžku.

Příklad provedení vynálezu

Příklad 1

Zařízení pro aplikaci hypotermie sestavené z chladícího bloku 5, k němuž je z jedné strany připevněn Peltierův článek 1 a z druhé strany prostřednictvím spojovacího prvku 7 ventilátorový blok 6, který může být tvořen ventilátorem 8, regulačním kotoučem 9, umístěným na výtlačné straně ventilátoru 8, a regulačním kotoučem 10 , umístěným na sací straně ventilátoru 8. KPeltierovu článku 1 je připojen chladící prvek 2, na který navazuje kontaktní prvek 3. Chladící prvek 2 je z vnější strany tepelně izolován izolací 4. Na ventilátorovém bloku 6, nebo na opěrném prvku 12, je umístěno rozebíratelné kloubové spojení 15, umožňující propojeni jednotlivých chladících bloků 5 mezi sebou. Zařízení pro aplikaci hypotermie je následně pomocí upínacího prvku 11 fixováno tak, aby došlo k žádanému kontaktu s chlazenou tkání. Upínací prvek 11 zajistí dosažení ideálních kontaktních podmínek mezi živou tkání a kontaktním prvkem

3. Upínací prvek 11 je součástí ventilátorového bloku 6, nebo chladícího bloku 5 nebo opěrného prvku 12, nebo chladícího prvku 2.

Příklad 2

Zařízení pro aplikaci hypotermie sestavené z chladícího bloku 5, do něhož je pomocí hadiček 14 přiváděna a odváděna chladící kapalina. Ze strany od chlazené oblasti je k chladícímu bloku 5 připevněn Peltirův článek 1 svou teplou stranou. Ke studené straně Peltierova článku 1 může být připojen chladící prvek 2 na který navazuje kontaktní prvek 3. Chladící prvek 2 je z vnější strany tepelně izolován izolací 4. Pomocí rozebíratelného kloubového spojení 15 mohou být jednotlivá chladící zařízení propojena mezi sebou. Kloubové spojení 15 je součástí chladícího bloku 5, nebo opěrného prvku 12, nebo . chladícího prvku 2.

Zařízení pro aplikaci hypotermie je následně pomocí upínacího prvku 11 fixováno tak, aby došlo k žádanému kontaktu s chlazenou tkání. Upínací prvek 11 zajistí dosažení ideálních kontaktních podmínek mezi živou tkání a kontaktním prvkem 3. Upínací prvek 11 je součástí chladícího bloku 5 nebo opěrného prvku 12, nebo chladícího prvku 2.

Zařízení pro aplikaci hypotermie tak, jak jsou uvedena v příkladu 1a příkladu 2, lze při použití většího počtu těchto zařízení a jejich propojení do sestavy, např. na lůžku pacienta, spojit pomocí jednotlivých rozebíratelných kloubových spojení 15 nebo pomocí upínacích prvků 11 a v případě zařízení podle přikladu 2 i pomocí hadiček 14 pro řádnou funkci sekundárního chladícího kapalinového systému.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro aplikaci hypotermie vyznačující se tím, že je sestaveno z chladícího bloku (5), k němuž je z jedné strany připevněn Peltierův článek (1) a z druhé strany prostřednictvím spojovacího prvku (7) ventilátorový blok (6), dále je kPeltierovu článku (1) připojen chladící prvek (2), na který navazuje kontaktní prvek (3), na ventilátorovém bloku (6), nebo na opěrném prvku (12), je umístěno rozebíratelné kloubové spojení (15), přičemž součástí ventilátorového bloku (6), nebo chladícího bloku (5), nebo opěrného prvku (12) nebo chladícího prvku (2) je upínací prvek (11).
2. Zařízení pro aplikaci hypotermie vyznačující se tím, že je sestaveno z chladícího bloku (5), k němuž je z jedné strany připevněn Peltierův článek (1) do něhož je pomocí hadiček (14) přiváděna a odváděna chladící kapalina, dále je k Peltierovu článku (1) připojen chladící prvek (2), na který navazuje kontaktní prvek (3), součástí chladícího bloku (5) nebo opěrného prvku (12) nebo chladícího prvku (2) je upínací zařízení (11).
3. Zařízení pro aplikaci hypotermie podle nároku 1 vyznačující se tím, že ventilátorový blok je tvořen ventilátorem (8), regulačním kotoučem (9), umístěným na výtlačné straně ventilátoru (8) a regulačním kotoučem (10), umístěným na sací straně ventilátoru (8).
4. Zařízení pro aplikaci hypotermie podle nároku 1 vyznačující se tím, že chladící prvek (2) je z vnější strany tepelně izolován izolací (4).
5. Zařízení pro aplikaci hypotermie podle nároku 1 vyznačující se tím, že r t* f- o < r.

c e.

při použiti většího počtu těchto zařízení a jejich propojení do sestavy, lze jednotlivá zařízení spojit pomocí jednotlivých rozebíratelných kloubových spojení (15).
6. Zařízení pro aplikaci hypotermie podle nároku 2 vyznačující se tím, že chladící prvek (2) je z vnější strany tepelně izolován izolací (4),
7. Zařízení pro aplikaci hypotermie podle nároku 2 vyznačující se tím, že pří použití většího počtu těchto zařízení a jejich propojení do sestavy, lze jednotlivá zařízení spojit pomocí jednotlivých rozebíratelných kloubových spojení (15) a pomocí hadiček (14) pro řádnou funkci sekundárního chladícího kapalinového zařízení.