CZ2016780A3 - Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů - Google Patents

Abstract

Univerzální zařízení pro aplikaci hypotermie na oblasti kloubu je složeno z nosného podkladu (1) a v něm zakomponovaného nejméně jednoho primárního chladícího systému (6), který je představován kontaktními prvky (5) chladicí prvky (4) a Peltierovy články (3), propojené chladiči (11) s prvními částmi sekundárního chladicího systému (16), jehož druhou část představuje v řídicím boxu (23) umístěná nádrž (14) a čerpadlo (15) chladicí tekutiny s propojením pomocí fitinek (12) a vodičů (13) chladicí tekutiny. V chladicím prvku (4) je umístěno teplotní čidlo (20) umožňující pomocí řídicí jednotky (24) regulovat teplotu kontaktního prvku (5). Fixačními prvky (2) lze nosný podklad (1) situovat a fixovat na konkrétní chlazené oblasti. Zařízení je možno aplikovat u osob, které prodělaly rozsáhlejší operace kloubů. Vzhledem ke své konstrukci je zařízení určeno pro ležící pacienty.

Description

Oblast techniky

Univerzální zařízení určené pro aplikaci hypotermie na oblasti kloubů je složeno ze dvou částí - části chladící umístěné na kloubu pacienta po operaci a samostatné řídící části, která je umístěna mimo tělo pacienta. Zařízení je možno aplikovat u osob, které prodělaly operaci např. kolene jako je artroskopie, náhrada předního křížového vazu, dále operaci laterální epikondylitidy (tenisového lokte), totální endoprotézu kolenního nebo kyčelního kloubu apod. Vzhledem ke své konstrukci je zařízení určeno s výhodou pro ležící pacienty.

Dosavadní stav techniky

Při léčbě chladem se z těla odebírá teplo. Tento způsob léčby je známý např. z lidového léčitelství (studené zábaly pro snížení horečky, apod.). Léčebné působení chladem je možné použít i při zranění končetin - zejména dolních, jako je podvrtnutí, pohmoždění, zlomeniny, natažení nebo natržení svalu. Působením chladu se docílí snížení bolestivosti, neboť se chladem snižuje vodivá schopnost nervů v postižené oblasti. Zároveň se zúží krevní cévy a tím i přítok krve do postižené oblasti.

Sofistikovaným využitím tohoto principu je terapeutická hypotermie, což je označení pro řízené podchlazení, kterému je pacient vystaven. Toto je využíváno zejména u pacientů po srdeční zástavě. V podstatě se jedná o podchlazení organismu pod úroveň potřebnou pro fungování běžného metabolismu, kdy klesá potřeba kyslíku i živin. Vzhledem k tomu, že lidské tělo má za normálních podmínek stabilní teplotu, hypotermie nastává tehdy, pokud vnitřní mechanismy těla nedokáží kompenzovat ochlazování vnějším prostředím, což je nejčastěji u tělesných teplot 3234°C. Mezi nejběžnější způsoby chlazení, běžně využívané odbornou i laickou veřejností je lokální chlazení pomocí již výše zmíněných chladivých zábalů, dále podchlazených obkladů (např. sáčky s ledem), které mohou být na poranění přikládány samostatně, či jako součást bandáže/ortézy nebo je možno využít chladících sprejů. Dále existují gelové obklady, jejichž výhodou je to, že mohou být použity ke chlazení nebo naopak, jako hřejivý obklad. Gelové obklady je možné použít samostatně nebo jako součást bandáží/ortéz. Výhodou těchto chladících prostředků je jejich snadná dostupnost a jednoduchost užití. Velkou nevýhodu však představuje nemožnost řídit stupeň podchlazení extrémních případech mohou způsobit poranění - omrzliny a

»

-2také jejich krátkodobý účinek zteplání/roztátí nosiče chladu, kdy je nutné je pro další použití reaktivovat.

Pro ochlazování celého těla jsou často využívány řízené systémy podchlazování, jako jsou například matrace pro vodní systémy, kdy matrací proudí voda, nebo lokální obklady, kdy je chladící tekutinou gel. V těchto případech je cirkulace chladicí kapaliny i teplota podchlazení řízená. U těchto zařízení je velkou výhodou možnost regulace stupně chlazení, nicméně nevýhodou je jejich hmotnost a náročnost na přípravu pro užití, při jejich aplikaci je zde nutná asistence druhé osoby, ideálně zdravotnického personálu.

Samostatnou kapitolou využívající princip léčebného podchlazení jsou zařízení využívající tzv. Peltierův článek. Mezi tato zařízení patří například patent CZ 303114 „Zařízení pro aplikaci hypotermie “ , který je určen pro aplikace na hlavě pacienta, dále patent CZ 306091 „Zařízenípro aplikaci hypotermie který je určen pro chlazení celého těla. V případě konkrétní aplikace hypotermie pro kolenní kloub je možné zmínit užitný vzor CZ 29342 „Mobilní chladící kolenní ortéza“, která je konstruována pro konkrétního pacienta na míru, při jeho rekonvalescenci nebo rehabilitaci, tedy pro mobilní pacienty. Toto individuální tvarování však představuje i omezující prvek, protože ji není možné aplikovat univerzálně - na jakoukoliv osobu. Odnímatelný Peltierův článek umístěný z venku na ortéze v tomto případě nechladí primárně pouze postižené místo kolene, ale ortézu, která chladí celou svou plochou všechna místa, která pokrývá. Nevýhodou tohoto zařízení je také omezení doby užívání, která je dána užitými napájecími články, jež jsou umístěny přímo z vnější části individuálně tvarované ortézy. Zařízení rovněž nedisponuje sekundárním chlazením. Chlazení Peltierova článkuje pravděpodobně zajištěno vzduchem.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody do jisté míry odstraňuje univerzální zařízení pro aplikaci hypotermie na oblasti kloubů, zejména kolenních, kyčelních, ramenních a loketních. Toto zařízení je složeno z nosného podkladu, nejméně jednoho primárního chladícího systému, jednoho sekundárního chladícího systému a řídícího boxu.

Nosný podklad je z pružného, s výhodou prodyšného materiálu, jako je například síťka, pružná látka, případně neopren. V nosném podkladu se v jeho centrální části s výhodou nachází otvor pro kloub, tento typ takto upraveného podkladu je vhodný zejména pro klouby, na které má být provedena aplikace z čelního pohledu. Typ nosného podkladu, ve kterém se nenachází centrální otvor je vhodný pro klouby u nichž je aplikace prováděna z boku. Po stranách centrálního otvoru se nachází dva otvory jejichž velikost odpovídá velikosti užitých • ·· * · · · · · · fl • ·· · · · ····

-3Peltierových článků v primárních chladících systémech, ty jsou složeny ještě z chladícího a kontaktního prvku, teplotního čidla a vodičů napájení Peltiérových článků a vodičů teplotních signálů jež jsou propojeny s řídicím boxem Otvory pro Peltierovy články jsou vyztuženy. Okolo těchto výztuh jsou umístěny, malé otvory pro spojovací prvky např. šrouby.Peltiérův článek umístěný mezi chladicím prvkem a chladičem je navzájem stažen spojovacími prvky a současně uchycen přes podložky k nosnému podkladu. V ostatních případech je možné umístit primární chladící systém tak, aby odpovídal anatomii příslušného kloubu.

Z vnitřní části nosného podkladu jsou pak nad a pod centrálním otvorem umístěny ochranné polštářky. Tyto ochranné polštářky mohou být například gelové, silikonové, pryžové, pěnové nebo kožené. Je důležité, aby byly ze zdravotně nezávadného a lehce udržovatelného materiálu, jelikož jsou v kontaktu s kůží pacienta. Na delších koncích nosného podkladu se nad sebou nachází fixační prvky, které představují například pružné pásy s upínáním, například v podobě suchého zipu, upínacích spon, háčků, patentek apod.

Primární chladící systém, znázorněný na obrázku 2, je tedy složen z Peltierova článku, chladícího, kontaktního prvku a teplotního čidlasenzoru. Primární chladící systém je umístěn z vnitřní části nosného podkladu. Na Peltierův článek, který je instalován ve vyztuženém otvoru, přiléhá chladící prvek a následuje jej kontaktní prvek. Chladící prvek je z vodivého materiálu, s výhodou z hliníku. Teplotní čidlo, pro řízení kontaktní teploty a přenos informací o ní, je umístěno v chladícím prvku na straně kontaktního prvku, s výhodou proti středu studené strany Peltiérova článku. Kontaktní prvek je vyroben z měkkého, lehce udržovatelného a zdravotně nezávadného materiálu, jaký představuje například zdravotnický silikon. Je důležité, že kontaktní prvek je přikládán na rány či jizvy, které jsou opatřeny zdravotnickým krytím - tedy obvazem, rouškou, fólií apod.

Sekundární chladící systém je možné rozdělit na dvě části navzájem propojené vodiči chladicí tekutiny - část aplikovanou přímo na nosném podkladu a část uloženou v řídícím boxu. První část sekundárního chladícího systému, viz obrázek 3, umístěná z vnější části nosného podkladu, je složena z průtokového chladiče Peltierova článku, fitinek a hadiček. První část sekundárního chladicího systému spojená s Peltiérovým článkem, chladicím prvkem a kontaktním prvkem tvoří chladicí prostředek. Chladič může být ze své svrchní části kryt těsněním na němž je spojovacími prvky např. šrouby upevněno jeho víko. Celý chladič je pak pomocí spojovacích prvků připevněn nad Peltierův článek, na jeho teplou stranu. V chladiči jsou dva otvory pro fitinky, na které jsou napojeny hadičky pro odvod/přívod chladicí • · ♦ 4 · · · * · · • ·· · ··· · · · » ···· · · · · · · ·····« t « · » · ^- ··· ·· ··· ·· ·· ······· ··· ·· tekutiny. Propojení chladicích prostředků aplikovaných na nosném podkladu vodiči chladicí tekutinyje zajištěno pomocí tvarovaných rozboček, která jsou umístěny z vnější části nosného podkladu, pod centrálním otvorem. Druhá část sekundárního chladicího systému, kterou tvoří nádrž chladicí tekutiny a čerpadlo je umístěna v řídícím boxu, zobrazený na obrázku 4, je propojena vodiči chladící tekutiny s první částí sekundárního chladícího systému. Uvnitř řídícího boxu se nachází zdroj propojený s čerpadlem, které je napojeno na nádržku pro chladící tekutinu. V řídícím boxu se rovněž nachází řídící jednotka napojená na teplotní čidlo a dále zdroj elektrické energie pro primární chladící systém. Z vnější části řídícího boxu se nachází ovládací prvky celého zařízení a zobrazovací jednotka jako je například obrazovka, display apod.

Zařízení, dle tohoto vynálezu, je určeno pro podporu zotavení po komplikovanějších operačních zákrocích, jako je například výměna kloubů, plastika vazů apod. Díky své konstrukci a užitým materiálům je možné toto zařízení použít ihned po zákroku pro téměř jakéhokoliv pacienta (dospělý, dítě) - jeho užití je tak rychlé a univerzální. Výhodou tohoto zařízení je umístění chladících prostředků po stranách kloubů - v blízkosti vazů, jejichž chlazení má z hlediska podpory zotavení po operačních zákrocích největší význam. Zařízení vyhovuje požadavkům lékařů z hlediska hygieny - je omyvatelné a je možné jej snadno dezinfikovat. Zařízení je odolné vůči necitlivému zacházení, ale zároveň má i nízkou hmotnost. Významnou výhodou je jeho jednoduchá ovladatelnost, kterou po předvedení zdravotním personálem zvládne i ležící pacient sám.

Objasnění výkresů

Na všech obrázcích je znázorněno výhodné provedení pro aplikace na kolenní a případně loketní kloub. Na obrázku 1 je schéma celého zařízení, dle tohoto vynálezu. Na obrázku 2 je znázorněn primární chladící systém a na obrázku 3 je znázorněna první část sekundárního chladícího systému. Obrázek 4 představuje druhou část sekundárního chladícího systému řídící box zařízení. Umístění fixačních prvků je zakresleno na obrázku 1.

Příklady uskutečnění

Příklad 1

Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů je připraveno pro aplikaci pro zotavení kolenního kloubu dle návrhu na obrázku 1 a skládá z nosného podkladu 1, který v tomto případě představuje neoprenová bandáž s otvory. Otvor pro patelu, tedy centrální otvor, je umístěn mezi otvory pro Peltierovy články 3 .Ve vnitřní části nosného podkladu 1 jsou umístěny dva primární chladící systémy 6 (viz obr. 2). Každý z těchto primárních chladících systémů 6 je složen z Peltierova článku 3, chladícího prvku 4, na kterém je umístěn kontaktní prvek 5. Peltierův článek 3 je umístěn v otvoru nosného podkladu 1 , jehož stěny jsou opatřeny výztuhou 8. Kolem tohoto otvoru jsou nad/pod jeho rohy umístěny otvory pro spojovací prvky 7 s podložkami 9 spojující průtokový chladič 11 s chladícím prvkem 4. Kontaktní prvek 5 je vyroben z měkkého materiálu a je určen pro přiložení ke zdravotnickému krytí pooperační rány/jizvy a zajišťuje komfort pacienta. Nad a pod centrálním otvorem pro patelu je umístěn ochranný polštářek 10.

Zařízení obsahuje dvě první části sekundárního chladícího systému 16, viz obr. 3, které chladí teplou stranu každého Peltierova článku 3. První část sekundárního chladícího systému 16, je tedy složena z průtokového chladiče 11 Peltierova článku 3 s otvory pro fitinky 12 a vodičů 13 chladící kapaliny. Průtokový chladič 11 je ze své svrchní části kryt těsněním na němž je spojovacími prvky 6 např. šrouby upevněno víko. Ve spodní části průtokového chladiče 11 jsou dva otvory pro fitinky 12, na které jsou napojeny vodiče 13 chladící kapaliny pro její odvod/přívod. Propojení obou prvních částí sekundárních chladících systémů 16 je zajištěno pomocí tvarované rozbočky, která je umístěna, z vnější části nosného podkladu 1, stejně jako obě první části sekundárních chladících systémů 16, pod centrálním otvorem pro kloub. Vodiče 13 chladící kapaliny vedou chladící kapalinu podél končetiny pacienta do řídícího boxu 23 (viz obr. 4). Uvnitř tohoto řídícího boxu 23 se nachází řídící jednotka 24, nádržka 14 na chladící tekutinu, čerpadlo 15 a zdroj 22. Ke stabilnímu umístění na koleni pacienta slouží fixační prvky 2 , na protilehlých koncích nosného podkladu 1, které se skládají z pružných pevných pásů s upínáním, které představuje suchý zip.

Teplotní čidlo 20, s výhodou umožňující přenos datových informací pro řízení kontaktní teploty, je umístěno v chladícím prvku 4 , s výhodou na straně kontaktního prvku 5 proti středu studené strany Peltiérova článku 3. Všechny vodiče 13,18,19 jsou vedeny v krytu (21)·

Tloušťka kontaktního prvku 5 je podmíněna tvarem a rozsahem chlazené oblasti, jeho tepelně fyzikálními a mechanickými vlastnostmi a zdravotní nezávadnosti. Limitně se může blížit tloušťce povrchové úpravy chladícího prvku 4 zaručující jeho zdravotní nezávadnost

Příklad 2

-6*· ·· ······· ··· · ·

Příklad 2 se od příkladu 1 liší tím, že nosný podklad 1 je vyroben z kombinací materiálu síťka/neopren.

Příklad 3

Příklad 3, vhodný pro aplikace na kyčelní kloub, se od předchozích příkladů liší tím, že v nosném podkladu 1 není umístěn centrální otvor pro kloub. Primární chladící systém 6 a první část sekundárního chladícího systému 16 , které tvoří chladicí prostředek 17 jsou v tomto případě v konstrukci zastoupeny pouze po jednom kuse, nikoliv po dvou, jak je uvedeno v příkladu 1.

Průmyslová využitelnost

Zařízení je uplatnitelné ve zdravotnictví pro podporu pooperační léčby po operačních zákrocích, u ležících pacientů v nemocničním i domácím ošetření.

VZTAHOVÉ ZNAČKY

Nosný podklad

Fixační prvek

Peltiérův článek

Chladící prvek

Kontaktní prvek

Primární chladící systém

Spojovací prvky

Výztuha

Podložkv

Ochranný polštářek

Průtokový chladič Peltiérova článku

Fitink v v

Vodiče chladící kapaliny

Nádržka chladící kapaliny

Čerpadlo

Sekundární chladící systém

Chladící prostředek

Napájecí vodiče

Datové vodiče - vodiče teplotních signálů

Teplotní čidlo

Kryt vodičů

Zdroj

Řídící box

Řídící jednotka

Ovládací prvky a zobrazovací jednotka

N lofe - WO

Claims (9)

1. Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů s využitím Peltierova článku (3) vyznačující se tím, že je složeno z nosného podkladu (1). nejméně jednoho primárního chladícího systému (6), který představuje Peltierův článek (3), chladící prvek (4), kontaktní prvek (5) a teplotní čidlo (20), z nejméně jedné první části sekundárního chladícího systému (16), kterou představuje průtokový chladič (11) Peltierova článku (3) a fitinky (12), druhé části sekundárního chladícího systému (16) složené z čerpadla (15) a nádržky (14) na chladicí tekutinu umístěné v řídícím boxu (23) s řídící jednotkou (24), zdrojem (22) a dále jsou součástí vodiče (13,18,19) chladící tekutiny, datové a napájecí, které vhodně propojují jednotlivé části celého zařízení.

2. Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů podle nároku 1 vyznačující se tím, že nosný podklad (1) je z pružného prodyšného materiálu a nachází se v něm centrální otvor, po jehož stranách se nachází otvory odpovídající svou velikostí, velikosti užitých Peltierových článků (3), přičemž tyto otvory jsou opatřeny výztuhou (8), z vnitřní části nosného podkladu (1) je pak nad a pod centrálním otvorem umístěn ochranný polštářek (10). na obou koncích nosného podkladu (1) se nad sebou nachází fixační prvky (2).

3. Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů podle nároku 2 vyznačující se tím, že spojovací prvky (7) uchycují z vnější části nosného podkladu (1) průtokové chladiče (11) první části sekundárního chladícího systému (16) k teplé straně Peltierova článku (3) z primárního chladícího systému (6).

4. Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů podle předchozích nároků vyznačující se tím, že primární chladící systém (6) je umístěn ve vnitřní části nosného podkladu (1), přičemž na každý Peltierův článek (3), který je instalován v každém otvoru s výztuhou (8) nosného podkladu (1), přiléhá chladící prvek (4), na kterém je oddělitelně umístěn kontaktní prvek (4) a teplotní čidlo (20) umístěné v chladícím prvku a zároveň na straně kontaktního prvku (5) s výhodou proti středu studené sírany Peltierova článku (3).

• · • ·

5. Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů podle nároku 1 a 2 vyznačující se tím, že první část sekundárního chladícího systému (16) je umístěna na vnější části nosného podkladu (1), kde každý průtokový chladič (11) Peltiérova článku (3). krytý ze svrchní části těsněním na němž je pomocí spojovacích prvků (6) upevněno víko má dva otvory pro fitinky (12) s vodiči (13) chladící tekutiny, přičemž tyto vodiče (13) ze sekundárního chladícího systému (16) jsou pod centrálním otvorem propojeny rozbočkami.

6. Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů podle předchozích nároků vyznačující se tím, že každá první část sekundárního chladicího systému (16) je propojena s druhou částí sekundárního chladicího systému (16) vodiči (13) chladící tekutiny.

7. Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů podle předchozích nároků vyznačující se tím, že druhá část sekundárního chladícího systému (16) je umístěna v řídícím boxu (23), kde je nádržka (14) propojena s čerpadlem (15) vodiči (13) chladící tekutiny a to je napojeno na zdroj (22). který je propojen s Peltíerovými články (3), napojenými na řídící jednotku(24) propojenou s teplotními čidly(20) datovými a napájecími vodiči (18,19).

8. Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů podle předchozích nároků vyznačující se tím, že z vnější části řídícího boxu (23) se nachází ovládací prvky celého zařízení a zobrazovací jednotka (25).

9. Univerzální zařízení pro aplikaci lokální hypotermie na oblasti kloubů podle předchozích nároků vyznačující se tím, že tloušťka kontaktního prvku (5) je podmíněna tvarem a rozsahem chlazené oblasti, jeho tepelně fyzikálními a mechanickými vlastnostmi a zdravotní nezávadností a limitně se může blížit tloušťce povrchové úpravy chladícího prvku (4).