Установка для кранио-церебральной гипотермии новорожденных

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1146019

4(Я) А 61 В 17 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЮМ:ЪОим &

4Ря

V — 2с Нvc

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 986406 . (21) 3611405/28-13 (22) 29.06.83 (46) 23.03.85. Бюл. № 11 (72) В. В. Коханович и С. Н. Копшев (53) 615. 472 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 986406, кл. А 61 В 17/36, 1981. (54) (5T) УСТАНОВКА ДЛЯ KPAH NOH,ÅРЕБРАЛЬНОИ ГИПОТЕРМИИ НОВОРО7КДЕННЫХ по авт. св. № 986406, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени выхода установки на режим гипотермии путем увеличения стабильности скорости циркуляции хладагента, она снабжена упругим элементом, установленным по крайней мере под одной из емкостей между опорным концом коромысла и корпусом емкости, жесткостную характеристику которого определяют по формуле где 1-1У разность высот установки емкостей; — нормальное давление объема хладагента, вытесненного из емкости за полуцикл работы;

V — скорость циркуляции хладагента (заданная); — ускорение свободного падения.

1146019

Изобретение относится к медицинскому оборудованию,,предназначенному для реанимационной терапии новорожденных путем снижения температуры головного мозга и организма в целом.

По основному авт. св. Хе 986406 известна, установка содержащая две теплоизолированные емкости, шарнирно связанные с коромыслом жестко закрепленного кулачка, сопряженного осью электродвигателя. Емкости сообщаются между собой через гибкие шланги и подключенную к ним полость шлема. Установка представляет собой гидравлическую систему, заполненную водой, которая используется как хладагент. В качестве генератора холода применяется лед, размещенный в равных объемах в каждой емкости (1 (.

Сеанс гипотермии начинается после выдержки времени, необходимой для захолаживания воды, путем включения электродвигателя, который через коромысло жестко закрепленного кулачка сменяет положение емкостей. При этом установившийся уровень хладагента нарушается, и вода самотеком поступает в емкость, находящуюся в нижнем положении. Во время работы смена положений емкостей производится с расчетной цикличностью, обеспечивая постоянную циркуляцию охлажденной воды через полость шлема. После прохода через шлем поступающая в емкость вода повышенной температуры охлаждается до рабочей температуры активной поверхностью генератора холода, т.е. расчетной площадью погруженной в воду части льда. В установке активная поверхность льда поддерживается . равной в процессе всего сеанса гипотермии.

Вместе с тем стабильность сеанса гипотермии (т.е. поддержание равномерного по времени теплоотвода с охлаждаемого участка тела пациента), кроме постоянства температуры хладагента, определяется и постоянством скорости хладагента, проходящего через шлем. В устройстве скорость циркуляции хладагента определяется в основном разностью высот двух емкостей.

Однако в процессе каждого полуцикла уменьшение объем а хлада гента в верхней камере и его увеличение в нижней (за счет его перетекания) заметно изменяет разность уровней, а следовательно, и скорость хладагента, проходящего через полость шлема.

Учитывая, что отношение сечения емкостей к сечению перепускных отверстий достаточно велико, теоретическая скорость хладагента определяется по формуле где V — теоретическая скорость истечения струи;

h — высота столба жидкости, под которым происходит истечение, — ускорение свободного падения, а разность скоростей, соответствующая ординатам начала и конца полуцикла (Vi — V> †â€

= Ь V), определяется как

pV = 72gh — 2g(h — 2(h — h )), где h — высота столба хладагента в емкости в начале полуцикла;

1 1 — высота столба хладагента в емкости в конце полуцикла.

Разность скоростей в любой момент времени полуцикла, таким образом, можно рассматривать как

5Ъ ы= ({

t5 где и Ч -уменьшение скорости истечения хладагента в шлеме в любой момент времени полуцикла;

h -высота столба хладагента в емкости в рассматриваемый момент врего мени, т.е. уменьшение скорости хладагента в течение полуцикла работы установки функционально зависит от удвоенной разности высоты столба воды в начальный и рассматриваемый моменты времени в любой из емкостей.

П роцесс охлаждения новорожденных, с одной стороны, обусловлен необходимостью максимально быстрого выхода установки на режим гипотермии, т.е. режим температурного баланса, при котором гарантируется стабильность поддержания установленного нижнего уровня температуры любого участка тела. С другой стороны, быстрота достижения установкой режима гипотермии ограничена обязательным соблюдением тем35 пературного градиента этих участков, что в значительной степени ограничивает интенсивность работы установки.

В этой связи описанная неравномерность скорости хладагента в каждом полуцикле и

4О связанный с ней переменный теплосъем. ввиду инерционности объема практически не оказывают влияния на колебание температуры отдаленных от охлаждаемой поверхности участков тела пациента, например ректальной. Вместе с тем заметное отклонение

45 оз максимально допустимого теплосъема в ко гце каждого полуцикла приводит к неоправданному увеличению времени выхода установки на режим гипотермии.

Целью изобретения является сокращение времени выхода установки на режим гипотермии путем увеличения стабильности скорости циркуляции хладагента.

Поставленная цель достигается тем, что установка для краниоцеребральной гипотермии новорожденных снабжена упругим элементом, установленным по крайней мере под одной из емкостей между опорным концом коромысла и корпусом емкости, жесткостную

1146019 характеристику г1 которого определяют по формуле

1Ря

V — Яо Нуст

& 5 где ?(уст-разность высот установки емкостей;

P - нормальное давление объема хладагента, вытесненного из емкости за полуцикл работы; — скорость циркуляции хладагента (заданная)-, — ускорение свободного падения.

На фиг. 1 представлена предлагаемая установка; на фиг. 2 — график, поясняющий работу установки. 15

Установка содержит две теплоизолированные емкости 1 и 2, связанные с коромыслом 3 жестко закрепленного кулачка 4, сопряженного с осью электродвигателя 5.

Емкости сообщаются между собой через гибкие шланги 6 и подключенную к ним полость 6 шлема 7. Установка представляет собой гидравлическую систему, заполненную водой, которая используется как хладагент.

В качестве генератора холода применяется лед, размещенный в равных объема в каждой емкости. При этом днище емкости сопряжено с опорным концом. коромысла через компенсирующий упругий элемент, в качестве которого в данном варианте установки применены две конические пружины сжатия

8 и 9, продольные рабочие оси которых па- 30 раллельны направлению перемещения емкостей установки.

При работе установки в начальный момент каждого полуцикла пружина верхней емкости максимально сжата под воздействием веса наибольшего объема хладагента, а пружина под нижней емкостью минимально сжата под воздействием наименьшего объема хладагента. В конечный момент полуцикла перетекание хладагента определяет обратное перераспределение веса в емкостях. 4

В случае сообщающихся ем костей формула скорости принимает вид

h., — h () j, отсс = где V ec — теоретическая скорость перетка- 45 ния хладагента в сообщающихся емкостях;

Я ст разность высот установки емкостей;

h, — высота столба хладагента в верхней емкости в начале полуцикла;

h, — высота столба хладагента в нижней емкости в начале полуцикла.

При идентичных геометрических размерах обеих емкостей понижение уровня во. ы за полуцикл работы в верхней емкости (р1, = ь, ь,) приводит к равному увеличению уровня в нижнем сосуде 6h, т.е. общий перепад уровня равен 2h. Следовательно, исходя из необходимости соблюдения условия постоянства скорости, установочную высоту Наст следует увеличить на величину, равну 2(h, — h ), с помощью осевого перемещения торцами пружины. Учитывая, что

2ьЬ = 2 (h — hp), формула скорости перетекания принимает вид

V = 2 Н уст + 4 g (h, — hp) .

После преобразования имеем

1 2

Жесткость г(является одной из основных характеристик упругого элемента. Осевое перемещение 3. торцов пружины при известном усилии сжатия Р определяется как

Тогда жесткость пружины, выраженная через заданную скорость хладагента с учетом показанной необходимой величины перемещения торцов, определяется как

Р Ъ= г

V — 2 g Наст

1 и окончательно

4Р

V — Л р?Ьст

Описанная система способна в любой момент времени поддерживать постоянной расчетную высоту столба хладагента, компенсируя сближение его уровней в сообщающихся емкостях за счет пропорционального разведения этих емкостей по высоте.

На графике (фиг. 2) представлена зависимость абсолютной скорости V хладагента от времени t в течение сеанса, в предлагаемой установке. Из графика видно, что описанные средства, поддерживающие постоянный расчетный перепад высот хладагента, определяют равенство ординат начала и конца полуцикла (V, — V = AV = О) т.е. выравнивают скорость циркуляции хладагента в теплообменниках.

Изобретение позволило стабилизировать теплосъем с охлаждаемой поверхности и без снижения допустимой температуры хладагента заметно сократить время выхода установки на режим гипотермии.

Расчеты показывают, что предлагаемая установка по сравнению с известной уменьшает время ее выхода на режим гипотермии на 10 — 15 /о, что в ряде случае дает выигрыш по времени работы установки на 15—

20 мин.

1146019 ./ а

Составитель А. Гохштейн

Редактор Н. Лазаренко Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 2 7/4 Тираж 722 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и озкрытий! !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Г!роектная, 4