CZ306091B6

CZ306091B6 - Zařízení pro aplikaci hypotermie

Info

Publication number: CZ306091B6
Application number: CZ2010-645A
Authority: CZ
Inventors: Zdeněk Noga; František Tomeček
Original assignee: Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2016-08-03
Also published as: CZ2010645A3

Abstract

Zařízení je sestavené z alespoň jednoho chladicího bloku (5), k němuž je z jedné strany připevněn Peltierův článek (1) a z druhé strany prostřednictvím spojovacího prvku (7) sekundární systém chlazení. K Peltierovu článku (1) je na straně směrem k živé tkáni připojen chladicí prvek (2), na který navazuje kontaktní prvek (3). Chladicí prvek (2) může být z vnější strany tepelně izolován izolací (4). Na sekundárním systému chlazení, nebo na opěrném prvku (12), nebo na chladicím prvku (2) je umístěno rozebíratelné nastavitelné spojení (15), umožňující propojení jednotlivých chladicích bloků (5) mezi sebou. Při uchycení zařízení pro aplikaci hypotermie na chlazenou oblast dojde pomocí nastavitelného spojení (15) ke kontaktu mezi chlazenou tkání a kontaktním prvkem (3). Zařízení je následně pomocí upínacího prvku (11) fixováno tak, že upínací prvek (11) zajistí kontakt mezi živou tkání a kontaktním prvkem (3). Upínací prvek (11) je součástí sekundárního systému chlazení, nebo opěrného prvku (12), nebo chladicího prvku (2). Systém sekundárního chlazení funguje na bázi odvodu tepelné energie z teplé strany Peltierova článku (1), tj. chladicího bloku prostřednictvím kapaliny nebo vzduchu.

Description

Zařízení pro aplikaci hypotermie

Oblast techniky

Zařízení pro aplikaci hypotermie může být zařazeno do standardní výbavy posádek rychlé záchranné služby, resuscitačních oddělení nebo jednotek intenzivní péče a do sortimentu lékáren, pro aplikaci v domácích podmínkách. 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 neuroprotektivní účinek. Další aplikace zařízení může byl u pacientů léčených chemoterapií, kde zabraňuje vypadávání vlasů a účinně 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 řešení hypotermie v terénu představují chladicí 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 navození 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 intranazální (nosohliánové) chlazení. Další metody dosahování hypotermie jsou invazivní a jejich použití vyžaduje přítomnost ošetřujícího lékaře (mimotělní oběh, intravaskulámí chlazení, laváže tělních dutin apod.).

Jediné doposud oficiálně schválené zařízení určené k neinvazivnímu lokálnímu chlazení je chladicí 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 chladicího prvku zařízení pro zabezpečení odvodu tepelné energie ze živé tkáně. K. zabezpečení odvodu tepelné energie z chladicího

- 1 CZ 306091 B6 prvku je využito vodního resp. vzduchového chlazení. Teplosměnná plocha chladicího prvku může být tvořena např. zdravotně nezávadným krytem tepelně 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 kon5 taktního 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 chladicího prvku - Peltierova článkuje 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 helikoptéiy nebo jiného zařízení se zdrojem elektrického proudu s potřebnými parametry. Ovládání zařízení může být v režimu manuálním nebo automatickém nebo poloautomatic- kém. 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 chladicího bloku, k němuž je z jedné strany při20 pevněn Peltierův článek a z druhé strany prostřednictvím spojovacího prvku sekundární systém chlazení. K Peltierovu článku je na straně směrem k živé tkáni připojen chladicí prvek, na který navazuje kontaktní prvek. Chladicí prvek může být z vnější strany tepelně izolován izolací. Na sekundárním systému chlazení, nebo na opěrném prvku, nebo na chladicím prvku je umístěno rozebíratelné nastavitelné spojení, umožňující propojení jednotlivých chladicích bloků a tedy 2S‘ i zařízení mezi sebou. Při uchycení zařízení pro aplikaci hypotermie na chlazenou oblast dojde pomocí nastavitelného spojení k vhodnému kontaktu mezi chlazenou tkání a kontaktním prvkem. 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 s podmínek mezi živou tkání a kontaktním prvkem. Upínací prvek je součástí sekundárního systéWl mu chlazení nebo opěrného prvku, nebo chladicího prvku.

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

Sekundární systém chlazení využívající vzduch se skládá z chladicího bloku, který je tvořen tepelně vodivým materiálem, do něhož vstupuje teplo z teplé strany Peltierova článku a je odváděno s výhodným uspořádáním chladicích 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 40 blok, který je prostřednictvím spojovacích prvků připojen k chladicímu bloku.

Sekundární systém chlazení využívající kapalinu/kapaliny se skládá z tepelně vodivého (např. měděného) bloku, a hadiček pro vedení chladicí kapaliny, vodní pumpy a nádrže chladicí kapaliny či napojení na vodovodní systém. Významnou částí sekundárního systému chlazení kapalinou 45 je tepelně vodivý (např. měděný) chladicí blok. Úkolem chladicího 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 tepelněvodi50 vého 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 při 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 chladicího kanálku. Uchycení Peltierova článku k chladicímu blokuje 55 zajištěno tuhým a kontaktním spojem.

-2CZ 306091 B6

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 funkci led. Zařízení pro aplikaci hypotermie umožňuje snímání kontaktní teploty a kontaktního tlaku a pořízení záznamu těchto veličin v průběhu aplikace zařízení.

Objasnění výkresů

Vynález je blíže osvětlen na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno zařízení pro aplikaci hypotermie se sekundárním vzduchovým chladicím systémem, na obr. 2 je znázorněno uspořádání chladicího bloku s Peltierovým 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 chladicím systém s upínacím prvkem, který je uchycen k ventilátorovému bloku. Obr. 5 znázorňuje chladicí prvek se sekundárním vzduchovým chladicím 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 chladicího prvku s vodním sekundárním chladicím 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.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Zařízení pro aplikaci hypotermie sestavené z chladicího 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. K Peltierovu článku 1 je připojen chladicí prvek 2, na který navazuje kontaktní prvek 3. Chladicí prvek 2 je z vnější strany tepelně izolován izolací 4 a vytváří tak opěrný prvek 12. Na ventilátorovém bloku 6, nebo na opěrném prvku 12, je umístěno rozebíratelné nastavitelné spojení 15, umožňující propojení jednotlivých chladicích zařízení 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 chladicího bloku 5, nebo opěrného prvku 12 s izolací 13, nebo chladicího prvku 2.

Příklad 2

Zařízení pro aplikaci hypotermie sestavené z chladicího bloku 5, do něhož je pomocí hadiček 14 přiváděna a odváděna chladicí kapalina. Ze strany od chlazené oblasti je k chladicímu bloku 5 připevněn Peltierův článek 1 svou teplou stranou. Ke studené straně Peltierova článku 1 může být připojen chladicí prvek 2, na který navazuje kontaktní prvek 3. Chladicí prvek 2 je z vnější strany tepelně izolován izolací 4 a vytváří tak opěrný prvek 12. Pomocí rozebíratelného nastavitelného spojení 15 mohou být jednotlivá chladicí zařízení propojena mezi sebou. Nastavitelné spojení 15 je součástí chladicího bloku 5, nebo opěrného prvku 12 s izolací 13, nebo chladicího prvku 2.

Zařízení pro aplikaci hypotermie tak, jak jsou uvedena v příkladu 1 a příkladu 2, lze při použití většího počtu těchto zařízení a jejich propojení do sestavy, např. na lůžku 17 pacienta, spojit

-3 CZ 306091 B6 pomocí jednotlivých rozebíratelných nastavitelných spojení 15 nebo pomocí upínacích prvků 11 a v případě zařízení podle příkladu 2 i pomocí hadiček 14 pro řádnou funkci chladicího zařízení 16, které představuje sekundární chladicí kapalinový systém.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro aplikaci hypotermie vybavené chladicím blokem, Peltierovým článkem a kontaktní plochou, vyznačující se tím, že je sestaveno z alespoň jednoho chladicího bloku (5) opatřeného opěrným prvkem (12), k němuž je z jedné strany připevněn Peltierův článek (1) a z druhé strany prostřednictvím spojovacího prvku (7) ventilátorový blok (6), na straně blíže k chlazené tkáni je k Peltierovu článku (1) připojen chladicí prvek (2), na který navazuje kontaktní prvek (3), přičemž na ventilátorovém bloku (6), nebo na opěrném prvku (12) je umístěno nastavitelné spojení (15), přičemž nedílnou součástí ventilátorového bloku (6), nebo chladicího bloku (5), nebo opěrného prvku (12), nebo chladicího prvku (2) je upínací prvek (11), který je vybaven nastavitelným spojením (15).
2. Zařízení pro aplikaci hypotermie vybavené chladicím blokem, Peltierovým článkem a kontaktní plochou, vyznačující se tím, že je sestaveno z jednoho chladicího bloku (5), opatřeného opěrným prvkem (12), k němuž je z jedné strany připevněn Peltierův článek (1) do něhož je pomocí hadiček (14) na jedné straně přiváděna a na druhé straně odváděna chladicí kapalina, na straně blíže k chlazené tkáni jek Peltierovu článku (1) připojen chladicí prvek (2), na který navazuje kontaktní prvek (3), přičemž nedílnou součástí chladicího bloku (5), nebo opěrného prvku (12), nebo chladicího prvku (2) je upínací prvek (11), který je vybaven nastavitelným spojením (15).
3. Zařízení pro aplikaci hypotermie vybavené chladicím blokem, Peltierovým článkem a kontaktní plochou podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že nejméně dvě zařízení lze propojit do sestavy, přičemž jednotlivá zařízení jsou spojitelná pomocí nastavitelného spojení (15) a pomocí hadiček (14).
4. Zařízení pro aplikaci hypotermie podle nároku 1, vyznačující se tím, že ventilátorový blok (6) je tvořen ventilátorem (8), regulačním kotoučem (9), umístěným na výtlačné straně ventilátoru (8), a regulačním kotoučem (10) umístěným na sací straně ventilátoru (8).
5. Zařízení pro aplikaci hypotermie podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že chladicí prvek (2) je z vnější strany tepelně izolován izolací (4).