RU168393U1 - Device for local hypothermia - Google Patents
Device for local hypothermia Download PDFInfo
- Publication number
- RU168393U1 RU168393U1 RU2016104012U RU2016104012U RU168393U1 RU 168393 U1 RU168393 U1 RU 168393U1 RU 2016104012 U RU2016104012 U RU 2016104012U RU 2016104012 U RU2016104012 U RU 2016104012U RU 168393 U1 RU168393 U1 RU 168393U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- control system
- microprocessor control
- temperature
- thermoelectric modules
- Prior art date
Links
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 2
- 210000004303 peritoneum Anatomy 0.000 abstract description 5
- 206010034674 peritonitis Diseases 0.000 abstract description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 abstract description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 abstract description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 4
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 4
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 210000000683 abdominal cavity Anatomy 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000000315 cryotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000011866 long-term treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 210000001428 peripheral nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
- A61F2007/0001—Body part
- A61F2007/0018—Trunk or parts thereof
- A61F2007/0022—Abdomen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
- A61F7/007—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body characterised by electric heating
- A61F2007/0075—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body characterised by electric heating using a Peltier element, e.g. near the spot to be heated or cooled
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Abstract
Использование: в медицине для охлаждения брюшины при перитоните с целью снижения всасывательной способности брюшины, повышения чувствительности к антибиотикам и снижения потребности тканей в кислороде. Технический результат: быстрый выход на требуемый температурный режим, повышение надежности и обеспечение контроля работоспособности. Устройство содержит термоэлектрические модули 1, с датчиками температуры нагревающих поверхностей 2; устройство аварийной сигнализации 3; источник электропитания 4; микропроцессорную систему управления 5, соединенную со всеми элементами устройства; корсет 6, на котором зафиксированы все элементы устройства, обеспечивающий с помощью специальных застежек 7 плотное прилегание охлаждающих поверхностей к охлаждаемому участку тела. Положительный эффект: повышение безопасности и эффективности локальной гипотермии, а также - в повышении удобства использования устройства для локальной гипотермии в условиях длительного стационарного лечения. 1 ил., 1 пр.Usage: in medicine for cooling the peritoneum with peritonitis in order to reduce the absorption capacity of the peritoneum, increase sensitivity to antibiotics and reduce tissue oxygen demand. Technical result: quick access to the required temperature, increase reliability and ensure performance monitoring. The device contains thermoelectric modules 1, with temperature sensors of the heating surfaces 2; alarm device 3; power supply 4; microprocessor control system 5 connected to all elements of the device; corset 6, on which all the elements of the device are fixed, which ensures, by means of special fasteners 7, a snug fit of the cooling surfaces to the cooled part of the body. Positive effect: improving the safety and effectiveness of local hypothermia, as well as improving the usability of the device for local hypothermia in long-term inpatient treatment. 1 ill., 1 ave.
Description
Заявленное техническое решение относится к области медицинской техники и может быть использовано для охлаждения брюшины пациента при перитоните с целью снижения всасывательной способности воспаленной брюшины, повышения чувствительности микрофлоры к антибиотикам и снижения потребностей тканей в кислороде.The claimed technical solution relates to the field of medical technology and can be used to cool the patient’s peritoneum with peritonitis in order to reduce the absorption capacity of the inflamed peritoneum, increase the sensitivity of microflora to antibiotics and reduce tissue oxygen requirements.
Из существующего уровня техники известно множество устройств, предназначенных для осуществления гипотермического воздействия на биологические ткани, отличающиеся друг от друга назначением, принципом действия и технико-эксплуатационными характеристиками.From the current level of technology there are many devices designed to carry out hypothermic effects on biological tissues, differing from each other in purpose, principle of operation and technical and operational characteristics.
Известно устройство для локального охлаждения (RU 2139015 С1, опубл. 10.10.1999 г.) содержащее термоэлектронный прибор, установленный в контакте с теплообменниками, регуляторы температуры с температурными датчиками. Теплообменники выполнены эластичными и многосекционными, в соответствии с рельефом отдельных участков тела соединены шлангами с теплообменниками термоэлектронного прибора и образуют контуры тепло- и хладоагента вместе с насосом для обеспечения циркуляции. Дополнительный теплообменник контура теплоагента размещен в теплоизолированной камере, выполненной с возможностью соединения ее с кондиционером.A device for local cooling (RU 2139015 C1, publ. 10.10.1999,) containing a thermionic device installed in contact with heat exchangers, temperature controllers with temperature sensors. The heat exchangers are made flexible and multi-sectional, in accordance with the relief of individual parts of the body are connected by hoses to the heat exchangers of the thermionic electronic device and form the contours of the heat and coolant together with the pump to ensure circulation. An additional heat exchanger of the heat agent circuit is placed in a heat-insulated chamber made with the possibility of connecting it to the air conditioner.
Изобретение используется в медицине, а именно в приборах и устройствах для проведения гипотермии, криотерапии и может быть использовано в области физической культуры и спорта, а также для термостатирования. Оно обеспечивает сокращение времени выхода на рабочий режим, расширение температурного диапазона охлаждающего воздействия, возможность варьирования зоны охлаждающего воздействия вплоть до общего охлаждения с обеспечением при этом комфортных условий для человека.The invention is used in medicine, namely in devices and devices for hypothermia, cryotherapy and can be used in the field of physical education and sports, as well as for temperature control. It provides a reduction in the time required to reach the operating mode, expansion of the temperature range of the cooling effect, the possibility of varying the cooling zone up to general cooling, while ensuring comfortable conditions for humans.
Аналогичным принципом действия обладает установка для краниоцеребральной гипотермии (RU 101915 U1, опубл. 10.02.2011 г.), включающая шлем-аппликатор, блок управления, содержащий контроллер и пульт управления с электронным дисплеем, блок охлаждения, содержащий расширительный резервуар с жидким хладоносителем, теплообменник хладоносителя, средства транспортировки хладоносителя, включающие шланги и помпу, датчики потоков и температуры, и блок питания, снабженный охлаждающим средством в виде набора термоэлектрических элементов, обладающим возможностью избирательного включения элементов в работу, и выполнен с отводом холода с холодных и тепла с горячих спаев указанных элементов автономными замкнутыми контурами циркуляции жидких хладоносителя и теплоносителя, соответственно, при этом контур циркуляции хладоносителя образован шлемом-аппликатором, теплообменником и помпой хладоносителя, последовательно соединенными шлангами с возможностью транспортировки хладоносителя в направлении от помпы к шлему-аппликатору, а для образования контура циркуляции теплоносителя он снабжен дополнительно расширительным резервуаром с теплоносителем, теплообменником и радиатором теплоносителя, а также средствами транспортировки теплоносителя, включающими шланги и помпу, причем радиатор, теплообменник и помпа последовательно соединены шлангами с возможностью транспортировки теплоносителя в направлении от помпы к радиатору. Термоэлектрические элементы могут размещаться между теплообменниками с образованием термоэлектрической сборки «жидкость-жидкость». Контур циркуляции теплоносителя может снабжаться вентиляторами. В качестве хладоносителя может использоваться пропиленгликоль, а в качестве теплоносителя - вода.A similar principle of action has the installation for craniocerebral hypothermia (RU 101915 U1, publ. 02/10/2011), including an applicator helmet, a control unit containing a controller and a control panel with an electronic display, a cooling unit containing an expansion tank with a liquid coolant, a heat exchanger refrigerant carrier, means of transporting a refrigerant carrier, including hoses and a pump, flow and temperature sensors, and a power supply unit equipped with cooling medium in the form of a set of thermoelectric elements the selective inclusion of elements in the work, and performed with the removal of cold from cold and heat from the hot junctions of these elements with autonomous closed circuits for circulating liquid coolant and coolant, respectively, while the coolant circuit is formed by an applicator helmet, heat exchanger and coolant pump, connected in series by hoses with the possibility of transporting the coolant in the direction from the pump to the helmet applicator, and to form a coolant circulation loop, it is equipped with an expansion tank with a coolant, a heat exchanger and a coolant radiator, as well as means of transporting a coolant, including hoses and a pump, moreover, a radiator, a heat exchanger and a pump are connected in series with hoses with the possibility of transporting the coolant in the direction from the pump to the radiator. Thermoelectric elements can be placed between the heat exchangers to form a liquid-liquid thermoelectric assembly. The coolant circuit can be equipped with fans. Propylene glycol can be used as a coolant, and water can be used as a coolant.
Недостатком этих двух устройств является необходимость использования жидкого теплоносителя, что усложняет и удорожает конструкцию, так как требует создания специальной системы принудительной циркуляции жидкости. Кроме того, присутствует риск вытекания теплоносителя при нарушении герметичности системы, приводящего к полному прекращению работы установки и возникновению множества неприятных последствий.The disadvantage of these two devices is the need to use a liquid coolant, which complicates and increases the cost of the design, since it requires the creation of a special system of forced circulation of the liquid. In addition, there is a risk of leakage of the coolant in case of violation of the tightness of the system, leading to a complete cessation of the installation and the appearance of many unpleasant consequences.
Также известно устройство для локального охлаждения и/или согревания тела человека (RU 94149 U1, опубл. 25.05.2010 г.), содержащее аппликатор, выполненный в виде герметичной оболочки, разделенной на, по меньшей мере, две полости, выполненные с возможностью циркуляции в них жидкой среды, и средства подведения и отведения охлажденной или нагретой жидкой среды, соединенные с каждой из полостей, снабженное холодильной машиной, предназначенной для охлаждения жидкой среды, и жидкостным теплообменником, присоединенным к тепловыделяющей поверхности холодильной машины, предназначенным для нагрева жидкой среды.It is also known a device for local cooling and / or heating of the human body (RU 94149 U1, publ. 05.25.2010), containing an applicator made in the form of a sealed shell, divided into at least two cavities, made with the possibility of circulation in liquid medium, and means for supplying and discharging cooled or heated liquid medium connected to each of the cavities, equipped with a refrigeration machine designed to cool the liquid medium, and a liquid heat exchanger attached to the heat-generating surface of the cold Flax machines intended for heating the liquid medium.
На границе раздела полостей аппликатора со стороны контакта с телом человека может располагаться герметичная прокладка, выполненная из капиллярно-пористого материала, насыщенного жидкостью, площадь поверхности которой составляет 3-5% от площади поверхности аппликатора, контактируемой с телом человека. Полости аппликатора при этом разделяются теплоизолирующей перегородкой. Холодильная машина может включать в себя емкость с теплообменной жидкостью, в которой расположены змеевик, предназначенный для циркуляции хладагента, и змеевик, предназначенный для циркуляции жидкой среды, подводимой к аппликатору. Змеевик, предназначенный для циркуляции жидкой среды, подводимой к аппликатору, может выполняться в виде двух сообщающихся коаксиальных спиралей, расположенных одна в другой. Коаксиальные спирали могут иметь равные шаги навивки и быть сдвинуты относительно друг друга по оси симметрии на полшага. Холодильная машина может включать в себя емкость с жидкой средой, подводимой к аппликатору, в которой расположен змеевик, предназначенный для циркуляции хладагента. Внешняя поверхность теплообменника может отделяться от окружающей среды шторкой, имеющей возможность полного закрытия при подведении нагретой жидкой среды к аппликатору и полного открытия при отсутствии подведения нагретой жидкой среды к аппликатору.At the interface between the applicator cavities, on the side of contact with the human body, there can be a gasket made of a capillary-porous material saturated with a liquid whose surface area is 3-5% of the surface area of the applicator in contact with the human body. The cavity of the applicator is separated by a heat-insulating partition. The refrigeration machine may include a container with a heat-transfer fluid in which a coil is provided for circulating the refrigerant, and a coil for circulating the liquid medium supplied to the applicator. The coil intended for circulation of the liquid medium supplied to the applicator can be made in the form of two communicating coaxial spirals located one in the other. Coaxial spirals can have equal winding steps and be shifted relative to each other along the axis of symmetry by half a step. The refrigeration machine may include a container with a liquid medium supplied to the applicator, in which there is a coil designed to circulate the refrigerant. The outer surface of the heat exchanger can be separated from the environment by a shutter, which has the ability to completely close when the heated liquid medium is connected to the applicator and to fully open when there is no supply of heated liquid medium to the applicator.
Главный недостаток этого устройства связан с использованием холодильной машины, делающей его весьма громоздким и неудобным в обращении. Кроме того, этому устройству присущи все ранее перечисленные недостатки, связанные с использованием жидкого теплоносителя.The main disadvantage of this device is associated with the use of a refrigeration machine, which makes it very bulky and inconvenient to use. In addition, this device has all the previously listed disadvantages associated with the use of a liquid coolant.
Известно устройство для локальной гипотермии (RU 96108763 А, опубл. 10.07.1998 г.), содержащее корпус, термоэлемент с радиатором охлаждения и аппликатор, контактирующий с холодным спаем этого термоэлемента, с электровентилятором, например, осевой конструкции и теплоизолирующей прокладкой, причем электровентилятор установлен на ребрах радиатора непосредственно или на некотором удалении от них таким образом, что поток охлаждающего воздуха, создаваемый им, направлен встречно оребренной плоскости радиатора, а теплоизолирующая прокладка установлена между нерабочей поверхностью аппликатора и неоребренной поверхностью радиатора вплотную или с воздушными зазорами. Ребра радиатора могут располагаться во взаимно перпендикулярных или радиальных направлениях относительно центральной части этого радиатора.A device for local hypothermia (RU 96108763 A, publ. 07/10/1998), comprising a housing, a thermocouple with a cooling radiator and an applicator in contact with the cold junction of this thermocouple, with an electric fan, for example, an axial structure and a heat-insulating gasket, and the electric fan is installed on the fins of the radiator directly or at some distance from them in such a way that the flow of cooling air created by it is directed opposite the ribbed plane of the radiator, and the heat-insulating gasket is installed between the non-working surface of the applicator and the non-finned surface of the radiator close to or with air gaps. The fins of the radiator can be located in mutually perpendicular or radial directions relative to the central part of this radiator.
Достоинством этого решения является расположение термоэлемента непосредственно на охлаждаемой поверхности, что исключает необходимость использования жидкого теплоносителя и связанные с этим сложности. Недостатком устройства является отсутствие системы управления охлаждением, а так же постоянно работающий вентилятор, делающий его громоздким и неудобным в обращении. Особенно ярко эти недостатки проявляются при длительном применении, в частности в заявляемом приложении.The advantage of this solution is the location of the thermocouple directly on the surface to be cooled, which eliminates the need to use a liquid coolant and the associated difficulties. The disadvantage of this device is the lack of a cooling control system, as well as a constantly working fan, which makes it bulky and inconvenient to use. These shortcomings are especially pronounced with prolonged use, in particular in the claimed application.
Более совершенным является устройство для локального охлаждения биообъекта (RU 2234893 С2, опубл. 27.04.2004 г.) состоящее из установленных в корпусе съемного контактного элемента, термоэлектрического модуля, к спаю которого присоединен накопитель холода, и термодатчика, блока управления. Накопитель холода выполнен из материала с высокой теплопроводностью и присоединен к охлаждающему спаю термоэлектрического модуля, со стороны нагревающего спая которого установлены радиатор и присоединенный к нему вентилятор, накопитель холода выполнен с участком контакта со съемным контактным элементом, на котором закреплен термодатчик, соединенный с сигнальным входом микроконтроллера блока управления. Один выход микроконтроллера соединен с первым входом дисплея, другой - с сигнальным входом регулируемого источника вторичного электропитания. Каждая кнопка регулирования температуры соединена своим выходом с соответствующим входом микроконтроллера, выход регулируемого источника вторичного электропитания соединен с нагревающим спаем термоэлектрического модуля, а опорный вход - с одним выходом нерегулируемого источника вторичного электропитания, второй выход которого соединен со вторым входом дисплея, опорным входом микроконтроллера, входом каждой кнопки регулирования температуры и вентилятором. Использование изобретения позволяет повысить эффективность работы устройства за счет повышения точности регулирования требуемой температуры и стабильного поддержания на контактном элементе температуры, соответствующей необходимому значению для проведения медицинской процедуры.More perfect is a device for local cooling of a biological object (RU 2234893 C2, published on April 27, 2004) consisting of a removable contact element, a thermoelectric module installed in the housing, to which a cold storage unit is connected, and a temperature sensor and a control unit. The cold store is made of material with high thermal conductivity and is attached to the cooling junction of the thermoelectric module, on the side of the heating junction of which a radiator and a fan are attached, the cold store is made with a contact section with a removable contact element, on which a thermal sensor is connected, connected to the signal input of the microcontroller control unit. One output of the microcontroller is connected to the first input of the display, the other to the signal input of an adjustable secondary power source. Each temperature control button is connected by its output to the corresponding input of the microcontroller, the output of the regulated source of secondary power supply is connected to the heating junction of the thermoelectric module, and the reference input is connected to one output of the unregulated source of secondary power supply, the second output of which is connected to the second input of the display, the reference input of the microcontroller, input each temperature control button and fan. The use of the invention improves the efficiency of the device by improving the accuracy of regulating the required temperature and stable maintenance on the contact element of the temperature corresponding to the required value for the medical procedure.
Недостатком данного устройства, так же как и предыдущего, является небольшая охлаждающая поверхность и необходимость использования вентилятора, а также - использование массивного накопителя холода делающего его весьма инерционным. Система управления данного устройства является сравнительно медленной, так как работает, ориентируясь лишь на показания температуры накопителя холода и никак не учитывает ни скорость тепловыделения с охлаждаемой поверхности ни температуру нагревающей поверхности. Все усложняет процесс регулирования температуры и снижает его эффективность, что в результате может приводить к существенным отклонениям температуры охлаждаемой поверхности от требуемого значения при резком изменении тепловыделения с этой поверхности, например при прогрессировании либо затихании воспалительного процесса.The disadvantage of this device, as well as the previous one, is the small cooling surface and the need to use a fan, as well as the use of a massive cold storage device making it very inertial. The control system of this device is relatively slow, because it works focusing only on the readings of the temperature of the cold storage and does not take into account either the rate of heat release from the cooled surface or the temperature of the heating surface. Everything complicates the process of temperature control and reduces its effectiveness, which as a result can lead to significant deviations of the temperature of the cooled surface from the required value when there is a sharp change in heat release from this surface, for example, when the inflammatory process progresses or subsides.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению, т.е. прототипом, является устройство для осуществления реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека (RU 99965 U1, опубл. 10.12.2010 г.) содержащее исполнительный элемент в виде последовательно или параллельно соединенных между собой групп с последовательно или параллельно соединенными термоэлементами, датчики температуры, подключенные к тепло-воздействующим поверхностям термоэлементов, источник постоянного тока, коммутатор первого типа, входом соединенный с выходом источника постоянного тока, выходом соединенный с группами термоэлементов, блок программного управления, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора первого типа, при этом в состав устройства введен двухуровневый задатчик температуры, блок сравнения, коммутатор второго типа, блок регулирования тепловой мощности термоэлементов, управляющий вход коммутатора второго типа соединен с выходом блока программного управления, выходы двухуровневого задатчика температуры, соединены с входами коммутатора второго типа, выход которого и выходы датчиков температуры соединены с входами блока сравнения, выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока регулирования, а контакты блока регулирования включены в цепь электропитания группы термоэлементов.Closest to the claimed technical solution, i.e. the prototype is a device for performing reverse thermal effects on a portion of the human body (RU 99965 U1, published December 10, 2010) containing an actuating element in the form of series-connected or parallel-connected groups with series-connected or parallel-connected thermocouples, temperature sensors connected to thermally acting surfaces of thermocouples, a direct current source, a switch of the first type, an input connected to the output of a direct current source, an output connected to thermoelectric groups entrances, a program control unit, the output of which is connected to the control input of the first type switch, while a two-level temperature controller, a comparison unit, a second type switch, a thermal element control unit for thermocouples, a control input of the second type switch are connected to the output of the program control unit , the outputs of the two-level temperature setter are connected to the inputs of the second type switch, the output of which and the outputs of the temperature sensors are connected to the inputs of the comparison unit , The comparator output is connected to a control input of a control unit, and the contact adjustment unit included in the power supply circuit group thermoelements.
Полезная модель реализует на участке тела человека все всевозможные варианты изотермичного и термоконтрастного термоцикличного процесса осуществления со строго контролируемыми критериальными параметрами с целью достижения требуемого эффекта. Она может быть использована для снятия состояния монотонии у водителей транспортных средств, авиадиспетчеров, операторов конвейерного типа производств, снятия стрессовых и невротических состояний, лечения широкого ряда заболеваний, в том числе, заболеваний периферической нервной системы, для косметологических целей.The utility model implements all kinds of isothermal and thermocontrast thermocyclic implementation process with strictly controlled criteria parameters in the human body area with the goal of achieving the desired effect. It can be used to relieve monotony in vehicle drivers, air traffic controllers, conveyor-type production operators, relieve stress and neurotic conditions, treat a wide range of diseases, including diseases of the peripheral nervous system, for cosmetic purposes.
К недостаткам устройства прототипа относятся наличие последовательных соединений термоэлементов, снижающих его надежность, так как при обрыве цепи прекращает работу не один термоэлемент, а вся содержащая его ветвь, в устройстве так же отсутствует система контроля и оповещения о нарушениях нормального режима работы, которые могут быть связаны не только с выходом из строя термоэлементов, но и с нарушением теплового контакта. Особенно актуально это при длительном охлаждении брюшины, поверхность которой меняется при неизбежных перемещениях пациента и возникнувшие нарушения работы устройства могут остаться незамеченными.The disadvantages of the prototype device include the presence of serial connections of thermocouples, which reduce its reliability, since when a circuit breaks, not one thermocouple, but the entire branch containing it ceases to work, the device also lacks a monitoring system and alerts about violations of normal operation, which may be associated not only with the failure of thermocouples, but also with the violation of thermal contact. This is especially true with prolonged cooling of the peritoneum, the surface of which changes with the inevitable movement of the patient and the resulting malfunctions of the device may go unnoticed.
Как и в предыдущих технических решениях, система управления охлаждением ориентируется только на температуру охлаждающих поверхностей, но никак не учитывает скорость тепловыделения с нее, что снижает быстродействие и адаптивность к изменениям состояния охлаждаемого объекта.As in previous technical solutions, the cooling control system focuses only on the temperature of the cooling surfaces, but does not take into account the rate of heat release from it, which reduces the speed and adaptability to changes in the state of the cooled object.
Задача, на решение которой направлено заявленное технического решение, заключается в повышении безопасности и эффективности проводимой локальной гипотермии, а также в повышении удобства использования устройства для локальной гипотермии в условиях длительного лечения пациентов с перитонитом в условиях стационара.The problem to which the claimed technical solution is directed is to increase the safety and effectiveness of local hypothermia, as well as to increase the usability of the device for local hypothermia in the long-term treatment of patients with peritonitis in a hospital.
Данная задача решается за счет того, что все охлаждающие термоэлектрические модули независимо друг от друга подключаются к микропроцессорной системе управления, которая контролирует температуру нагревающей поверхности термоэлектрических модулей и падение напряжения на них, и на основании этих данных к каждому термоэлектрическому модулю от источника питания подводит необходимый для максимально быстрого выхода в требуемый температурный режим электрический ток. А при выходе электрической мощности термоэлектрического модуля за заданные пределы подает звуковой сигнал, свидетельствующий о нарушении работы охлаждающего устройства, в частности - о нарушении теплового контакта термоэлектрического модуля с поверхностью тела пациента.This problem is solved due to the fact that all cooling thermoelectric modules are independently connected to a microprocessor control system that controls the temperature of the heating surface of thermoelectric modules and the voltage drop across them, and on the basis of these data it supplies the necessary for each thermoelectric module from the power source the most rapid exit to the required temperature regime electric current. And when the electric power of the thermoelectric module goes beyond the specified limits, it gives an audible signal indicating a malfunction of the cooling device, in particular, a violation of the thermal contact of the thermoelectric module with the surface of the patient’s body.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение скорости выхода охлаждающей системы на требуемый температурный режим, повышение надежности и обеспечение контроля работоспособности устройства для локальной гипотермии.The technical result provided by the given set of features is to increase the rate of exit of the cooling system to the required temperature regime, increase reliability and provide control of the operability of the device for local hypothermia.
Сущность заявленного технического решения поясняется фиг. 1, на которой изображены основные функциональные узлы устройства для локальной гипотермии и схематичное расположение его на теле пациента.The essence of the claimed technical solution is illustrated in FIG. 1, which shows the main functional units of the device for local hypothermia and its schematic location on the patient’s body.
Устройство для локальной гипотермии содержит термоэлектрические модули 1, имеющие плоскую охлаждающую поверхность из инертного материала с высокой теплопроводностью и развитую нагревающую поверхность (радиатор), окрашенную в черный цвет для лучшей теплоотдачи; расположенные на радиаторах нагревающей поверхности терморезистивные датчики температуры 2; устройство аварийной сигнализации 3; источник электропитания 4; микропроцессорную систему управления, соединенную с каждым термоэлектрическим модулем, каждым датчиком температуры, устройством аварийной сигнализации и источником питания 5; корсет из эластичного воздухопроницаемого тканевого материала 6, на котором зафиксированы термоэлектрические модули так, что их охлаждающая поверхность расположена с внутренней стороны и выступает по направлению к охлаждаемому телу относительно внутренней поверхности корсета, а нагревающая поверхность и токоподводящие проводники расположены снаружи, и имеющий с наружной поверхности карман для размещения микропроцессорной системы управления и устройства аварийной сигнализации; застежки 7, обеспечивающие плотное прилегание всех термоэлектрических модулей к телу пациента.A device for local hypothermia contains thermoelectric modules 1 having a flat cooling surface of an inert material with high thermal conductivity and a developed heating surface (radiator) painted black for better heat transfer; thermoresistive temperature sensors 2 located on the radiators of the heating surface; alarm device 3; power supply 4; microprocessor control system connected to each thermoelectric module, each temperature sensor, alarm device and power supply 5; corset made of elastic breathable fabric material 6, on which thermoelectric modules are fixed so that their cooling surface is located on the inside and protrudes towards the body to be cooled relative to the inner surface of the corset, and the heating surface and current-carrying conductors are located outside, and having a pocket on the outside for placement of a microprocessor control system and an alarm device; fasteners 7, providing a snug fit of all thermoelectric modules to the patient's body.
Устройство для локальной гипотермии работает следующим образом. Микропроцессорная система управления последовательно измеряет напряжения на всех термоэлектрических модулях и температуры их нагревающих поверхностей, и в зависимости от измеренных значений устанавливает в цепи каждого термоэлектрического модуля оптимальную силу тока, обеспечивающую максимально быстрый выход на требуемый температурный режим.A device for local hypothermia works as follows. The microprocessor control system sequentially measures the voltages on all thermoelectric modules and the temperatures of their heating surfaces, and depending on the measured values sets the optimal current strength in the circuit of each thermoelectric module, which ensures the fastest possible access to the required temperature regime.
Размещение датчиков температуры на нагревающей поверхности термоэлектрических модулей, вместо их размещения на охлаждающей поверхности, как это сделано в многочисленных аналогах и прототипе, позволяет полностью освободить охлаждающую поверхность от посторонних элементов и проводов, что улучшает тепловой контакт с охлаждаемой поверхностью тела, повышает удобство эксплуатации, надежность и безопасность устройства. Температура охлаждающей поверхности термоэлектрического модуля при этом может быть вычислена исходя из температуры нагревающей поверхности, силы тока, протекающего через термоэлектрический модуль и падения напряжения на немThe placement of temperature sensors on the heating surface of thermoelectric modules, instead of placing them on the cooling surface, as is done in numerous analogues and prototype, allows you to completely free the cooling surface from extraneous elements and wires, which improves thermal contact with the cooled surface of the body, increases ease of use, reliability and device security. The temperature of the cooling surface of the thermoelectric module can be calculated on the basis of the temperature of the heating surface, the current flowing through the thermoelectric module and the voltage drop across it
где ТХ и ТГ - температуры охлаждающей и нагревающей поверхностей, U - падение напряжения на термоэлектрическом модуле, I - сила тока, протекающего через термоэлектрический модуль, R - омическое сопротивление термоэлектрического модуля, α - коэффициент термо-ЭДС.where T X and T G are the temperatures of the cooling and heating surfaces, U is the voltage drop across the thermoelectric module, I is the current flowing through the thermoelectric module, R is the ohmic resistance of the thermoelectric module, α is the coefficient of thermo-emf.
Из формулы (1) следует выражение для определения силы тока, обеспечивающей создание требуемой температуры охлаждающей поверхностиFrom the formula (1) follows the expression for determining the current strength, ensuring the creation of the required temperature of the cooling surface
Неизвестные параметры, входящие в формулу (2), определяются в процессе калибровки устройства для локальной гипотермии и хранятся в памяти его микропроцессорной системы управления. Таким образом, управление работой термоэлектрического модуля осуществляется не путем отслеживания динамики изменения температуры его охлаждающей поверхности и постоянной коррекции подводимой к модулю электрической мощности, в соответствии с определенным алгоритмом управления, а путем точного вычисления тока, необходимого для создания требуемой температуры охлаждающей поверхности, по формуле (2), следующей из законов термоэлектричества и закона Ома, и подведения этого тока к термоэлектрическому модулю. Причем для осуществления этого способа регулирования температуры необходимо знать именно температуру нагревающей, а не охлаждающей поверхности, которая измеряется значительно проще. Это позволяет создать более эффективное надежное и удобное охлаждающее устройство.Unknown parameters included in formula (2) are determined during the calibration of the device for local hypothermia and stored in the memory of its microprocessor control system. Thus, the operation of the thermoelectric module is controlled not by monitoring the dynamics of the temperature of its cooling surface and constantly correcting the electric power supplied to the module in accordance with a certain control algorithm, but by accurately calculating the current required to create the required temperature of the cooling surface using the formula ( 2) following from the laws of thermoelectricity and Ohm's law, and bringing this current to the thermoelectric module. Moreover, to implement this method of temperature control, it is necessary to know exactly the temperature of the heating, and not the cooling surface, which is measured much more simply. This allows you to create a more efficient reliable and convenient cooling device.
При превышении электрической мощности потребляемой термоэлектрическим модулем заданного предела, что может свидетельствовать о нарушении теплоотведения, например, при случайном накрывании радиатора теплоизоляционным материалом, включается устройство аварийной сигнализации, подающее звуковой сигнал. Включение устройства аварийной сигнализации, подающего звуковой сигнал, происходит так же в случае снижения электрической мощности потребляемой термоэлектрическим модулем ниже заданного предела, что может свидетельствовать о нарушении теплового контакта термоэлектрического модуля с охлаждаемым телом. Звуковой сигнал подается и при других нарушениях работы. Это позволяет своевременно устранить неполадки в работе устройства для локальной гипотермии.If the electric power consumed by the thermoelectric module exceeds the specified limit, which may indicate a violation of heat dissipation, for example, if the radiator is accidentally covered with heat-insulating material, an alarm device will turn on, giving an audible signal. The inclusion of an alarm device that emits an audible signal also occurs if the electric power consumed by the thermoelectric module decreases below a predetermined limit, which may indicate a violation of the thermal contact of the thermoelectric module with the cooled body. A sound signal is also given for other malfunctions. This allows timely troubleshooting of the device for local hypothermia.
В лабораторных условиях был создан опытный образец заявляемого устройства. Результаты клинических испытаний, проведенные в Пензенской городской больнице №6 им. Захарьина, при проведении гипотермии брюшной полости больных с перитонитом, убедительно продемонстрировали работоспособность устройства и полностью подтвердили заявляемый технический результат и ожидаемый положительный эффект от его использования.In laboratory conditions, a prototype of the inventive device was created. The results of clinical trials conducted in the Penza city hospital №6 named after Zakharyin, during hypothermia of the abdominal cavity of patients with peritonitis, convincingly demonstrated the operability of the device and fully confirmed the claimed technical result and the expected positive effect of its use.
Источники информации:Information sources:
1. RU 2139015 С1, опубл. 10.10.1999 г.1. RU 2139015 C1, publ. 10/10/1999
2. RU 101915 U1, опубл. 10.02.2011 г.2. RU 101915 U1, publ. 02/10/2011
3. RU 94149 U1, опубл. 25.05.2010 г.3. RU 94149 U1, publ. May 25, 2010
4. RU 96108763 А, опубл. 10.07.1998 г.4. RU 96108763 A, publ. 07/10/1998
5. RU 2234893 С2, опубл. 27.04.2004 г.5. RU 2234893 C2, publ. 04/27/2004
6. RU 99965 U1, опубл. 10.12.2010 г.6. RU 99965 U1, publ. 12/10/2010
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016104012U RU168393U1 (en) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | Device for local hypothermia |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016104012U RU168393U1 (en) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | Device for local hypothermia |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU168393U1 true RU168393U1 (en) | 2017-02-01 |
Family
ID=58450779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016104012U RU168393U1 (en) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | Device for local hypothermia |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU168393U1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2213531Y (en) * | 1994-12-09 | 1995-11-29 | 中国人民武装警察部队云南省总队门诊部 | Intelligence temp. control belt for medical |
| RU2088185C1 (en) * | 1994-05-31 | 1997-08-27 | Песков Николай Евгеньевич | Device for applying local hypothermy treatment |
| US20020153126A1 (en) * | 2001-04-09 | 2002-10-24 | Roger Clemente | Multi-functional mobile climate control assembly for personal use |
| KR20040085996A (en) * | 2003-04-02 | 2004-10-08 | 주식회사 유진테크 | Cool Massage Unit Using Thomoelectric Element and Method Thereof |
| JP2006102450A (en) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Ikuho Hamamoto | Cooler |
| RU99965U1 (en) * | 2010-07-14 | 2010-12-10 | Закрытое акционерное общество "Удел" | DEVICE FOR REVERSING THERMAL HEAT INFLUENCES AT A HUMAN BODY SECTION |
| CN204484449U (en) * | 2014-12-30 | 2015-07-22 | 续嘉 | A kind of heat sink |
-
2016
- 2016-02-08 RU RU2016104012U patent/RU168393U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088185C1 (en) * | 1994-05-31 | 1997-08-27 | Песков Николай Евгеньевич | Device for applying local hypothermy treatment |
| CN2213531Y (en) * | 1994-12-09 | 1995-11-29 | 中国人民武装警察部队云南省总队门诊部 | Intelligence temp. control belt for medical |
| US20020153126A1 (en) * | 2001-04-09 | 2002-10-24 | Roger Clemente | Multi-functional mobile climate control assembly for personal use |
| KR20040085996A (en) * | 2003-04-02 | 2004-10-08 | 주식회사 유진테크 | Cool Massage Unit Using Thomoelectric Element and Method Thereof |
| JP2006102450A (en) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Ikuho Hamamoto | Cooler |
| RU99965U1 (en) * | 2010-07-14 | 2010-12-10 | Закрытое акционерное общество "Удел" | DEVICE FOR REVERSING THERMAL HEAT INFLUENCES AT A HUMAN BODY SECTION |
| CN204484449U (en) * | 2014-12-30 | 2015-07-22 | 续嘉 | A kind of heat sink |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10652993B2 (en) | Thermoelectric device cooling system | |
| CA2925094C (en) | Portable thermoelectric cooling device for therapeutic craniocervical hypothermia | |
| US3865116A (en) | Method of controlling tissue hypothermia | |
| KR101344033B1 (en) | Heating and Cooling System for Personal Clothing Microclimate and the Clothing using the same | |
| US20150366703A1 (en) | Alternating hot and cold therapy apparatus | |
| CN201139077Y (en) | Air conditioner dress based on semiconductor refrigerating/heating | |
| CN104545113B (en) | A kind of cold and warm mattress | |
| KR20160001242A (en) | Cooler and warmer massage pack using thermoelectric element | |
| CN104352297A (en) | Cold compressing device | |
| JP2008025052A (en) | Electronic air-conditioning garment | |
| US20170172788A1 (en) | System for local thermal treatment | |
| RU168393U1 (en) | Device for local hypothermia | |
| CN204293336U (en) | Cold compress device | |
| KR20060078058A (en) | A smart clothong using air-circulating method | |
| CN117193428A (en) | Intelligent temperature control method of cooling clothes and cooling clothes | |
| JP3980861B2 (en) | Head cooling device | |
| ES2369956A1 (en) | Air conditioning system for seats. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) | |
| CN111780455A (en) | Organism temperature regulation and control method | |
| KR101477612B1 (en) | Portable device for therapeutic hypothermia | |
| JP2016159120A (en) | Thermoregulation pad and thermoregulation apparatus | |
| Kedar et al. | Solar Based E-Uniform for Soldiers | |
| CN218515235U (en) | Temperature control clothes | |
| TW201534233A (en) | Wearable temperature regulating device | |
| US20210038832A1 (en) | Heating and cooling system for intravenous fluids | |
| US20240065882A1 (en) | Smart thermoelectric brain hypothermia thermohipotherm and brain thermography device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180209 |