Устройство и способ обработки медицинскими или терапевтическими газами
Группа изобретений относится к области медицинской техники и предназначена для неинвазивной обработки области тела пользователя различными терапевтическими и медицинскими газами. Устройство для обработки медицинскими или терапевтическими газами содержит смеситель, газовый баллончик и носимый приемный комплект для формирования пространства вокруг, по меньшей мере, одной обрабатываемой области тела пользователя. Смеситель содержит воду и неподвижное смесительное средство. Газовый баллончик съемно прикреплен к смесителю через модуль прокалывания баллончика, в котором клапан регулирования давления регулирует расход потока газа из баллончика в смесительное средство, чтобы получить водно-газовую смесь, которая служит для трансдермальной передачи газа пользователю. Носимый приемный комплект связан с указанным смесителем, для подачи указанного газа, чтобы обработать указанную часть тела посредством трансдермальной передачи. Группа изобретений включает также способ обработки отдельной области тела медицинскими или терапевтическими газами. Технический результат - упрощение конструкции устройства для трансдермальной передачи биологически полезных газов, а также использование лекарств путем безопасной, атравматичной инъекции медицинских газов в человеческий организм. 2 н. и 18 з.п.ф-лы, 8 ил., 2 табл.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение в целом относится к устройству для неинвазивной обработки различными терапевтическими или медицинскими газами и, в частности, к переносному устройству для искусственного создания и усиления положительного эффекта двуокиси углерода (СО2) при бальнеологической терапии путем трансдермальной передачи фармацевтического, медицинского или очищенного углекислого газа пользователю при терапевтической обработке.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Бальнеотерапия (обработка тела в ванне), используя естественную газированную воду (источники, содержащие СО2), является наиболее изученной методикой в водолечении. Еще в древности врачи наблюдали положительные эффекты "источников с углекислым газом" при обработке в ванне и при питье. Систематическая бальнеотерапия практикуется уже более 120 лет для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний (высокое кровяное давление), сахарного диабета, артрита и остеопороза без наличия побочных эффектов.
В последние годы такая обработка нашла поддержку в естественных науках, особенно благодаря исследованиям в Европе. Например, в Европейском Союзе, компании страхования от болезней оплачивают такую обработку, предписываемую врачами с 1998 года. Однако богатые минералами источники в некоторых районах мира начали высыхать. По сообщениям прессы, такие воды начали терять свой естественный цвет уже 10 лет тому назад.
Независимые исследования показали, что в терапевтических целях концентрации газа CО2 в воде должны достигать высокого уровня, по меньшей мере, 600-1000 ррm (частей на миллион). Было также решено, что желательные долгосрочные эффекты могут быть получены только путем последовательного применения.
Основной вызов эффективному терапевтическому использованию искусственных газированных вод состоит в сохранении СO2 в воде во время обработки. Таким образом, предотвращение улетучивания СO2, путем должного регулирования концентрации и равномерного распределения СO2, преодолевая технологические барьеры.
Эта проблема вытекает из того факта, что СO2 легко растворяется в воде и также легко выходит из воды. Этот эффект мы можем наблюдать после открытия бутылки с газированным напитком типа пива или кока-колы. Если можно искусственно достичь более высоких концентраций (1000 частей на миллион) СО2, можно ожидать выгоды из подобных эффектов по физиологической функции, как вышеописанная бальнеотерапия с применением СО2.
Однако использование различных газов, таких как СО2 в медицине было исследовано в минимальной степени. Известно, что газы - важные биологические сигнализирующие молекулы, и известные газы и новые газовые смеси обещают положительные биологические эффекты. Кроме того, естественные газы являются малотоксичными. Отметим, что многие ученые и исследователи интенсивно занимались проблемой проникновения препаратов типа СO2 и других медицинских газов через кожу. Такое проникновение не должно иметь неблагоприятных побочных эффектов, например, нарушения функции естественного защитного барьера кожи.
Использовались различные обычные способы создания искусственных углекислых источников и насыщенной СО2 воды. Патент США номер 7 152 850 раскрывает устройство для производства углекислых источников, используя горячую воду в ванне, через которую пропускается газ СO2 из газового баллона с CO2, при этом в воду вводится растворитель газа СO2, имеющий мембранный модуль. Для получения углекислого источника с высокой концентрацией СO2 используется регулятор расхода газа.
Патент США номер 6905111 раскрывает устройство циркуляционного типа, содержащее циркуляционный насос и аппарат для растворения углекислого газа, в котором циркуляционный насос представляет собой дозировочный диафрагменный самовсасывающий насос. Также показана портативная ванна для ног, имеющая аналогичные характеристики. Однако вышеупомянутые устройства имеют относительно сложную конструкцию с насосами и растворителями мембранного типа, которые являются дорогостоящими в производстве и могут быть неудобными для использования в домашних методах лечения.
Японская патентная заявка номер 2005-058745 А2 раскрывает устройство обработки двуокисью углерода, имеющее баллончик с углекислым газом, мешок, формирующий пространство вокруг обрабатываемой части тела, и трехходовой клапан, расположенный на трубе между цилиндром и мешком. На клапане смонтирован всасывающий насос, который всасывает газ из мешка и выпускает такой газ наружу. Однако такая конструкция, так же как ее раскрытые модификации, еще не обеспечивает удобное и простое устройство, требующее минимальных количеств частей для неоднократного создания высоких концентраций СO2, который равномерно диспергируется для оптимальной трансдермальной передачи СO2 без побочных эффектов.
Таким образом, существует потребность в эффективном, простом и удобном средстве для создания искусственного углекислотного источника и углекислой воды, а также смесей, включающих различные другие лекарственные и терапевтические газы, которые экономически выгодны при производстве. Как упомянуто выше, бальнеотерапия СO2 использовалась, чтобы лечить болезни, которые влияют на сотни миллионов людей земного шара, такие как остеопороз, артрит, сахарный диабет и множество сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, СO2 имеет много других естественных эффектов лекарственного свойства, включая, но не ограничиваясь, улучшение иммунологических реакций и неврологических функций, уменьшая опухоли, увеличивая капиллярное кровообращение и улучшая состояние кожи и прочность мышц, устраняя мигрень и т.д.
Следовательно, необходимо удобное и дешевое средство имитации и усиления многих положительных эффектов СO2, так же как для применения других фармацевтических медицинских или очищенных газов для потенциального использования в широких пределах применения и различных областях.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Переносное устройство для лечебной обработки пользователя медицинскими или терапевтическими газами, имеющее смеситель, содержащий воду и неподвижное смесительное средство; газовый баллончик, съемно закрепленный на смесителе через модуль прокола баллончика, в котором клапан регулирования давления регулирует расход газа, выходящий из баллончика через смесительное средство, чтобы получить указанную водно-газовую смесь, которая эффективна для трансдермальной передачи газа пользователю; и носимый приемный комплект для формирования пространства вокруг, по меньшей мере, обрабатываемой области тела пользователя, в котором комплект соединен со смесителем для подачи газа к обрабатываемой области путем трансдермальной передачи.
Это воплощено в другом способе воплощения изобретения, который используется для обработки части тела отдельного пользователя медицинскими или терапевтическими газами, включая наполнение мобильного терапевтического устройства, содержащего смеситель, имеющий неподвижное смесительное средство, водой, пригонку носимого приемного комплекта, связанного со смесителем, чтобы сформировать пространство вокруг, по меньшей мере, обрабатываемой области тела пользователя; съемный газовый баллончик, соединенный со смесителем через модуль прокола баллончика, в котором клапан регулирования давления регулирует расход потока газа из баллончика через смесительное средство, чтобы получить указанную водно-газовую смесь, которая используется для трансдермальной передачи газа пользователю; и подачу газа к приемному комплекту путем трансдермальной передачи к обрабатываемой области.
КРАТКОЕ ОПСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 - перспективный вид подающего узла переносного устройства для обработки в соответствии с изобретением.
Фигура 2 - перспективный вид всего переносного устройства для обработки в соответствии с изобретением, в котором подающий узел соединен с приемным комплектом, который носит пользователь.
Фигура 3 - поперечный разрез подающего узла, показанного на фигуре 1, с газовым баллончиком в частично продвинутом состоянии.
Фигура 4 - изображение подающего узла, показанного на фигуре 1, в разобранном виде.
Фигура 5 - частично прозрачное перспективное изображение другого подающего узла в соответствии с изобретением.
Фигура 6 - изображение другого подающего узла, показанного на фигуре 5, в разобранном виде.
Фигура 7 - перспективный вид другого переносного устройства для обработки по настоящему изобретению.
Фигура 8 - перспективный вид, отображающий обработку пальцев правой ноги и переднюю часть стопы пациента с помощью указанного комплекта.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фигурах 1-6 отображено устройство, которое согласно одной цели настоящего изобретения сформировано и эксплуатируется следующим образом. Как подробно показано на фигурах 1-4, устройство состоит из переносной части устройства 1 с подающим узлом 2, имеющим удлиненный заполняемый контейнер 3, имеющий статическую смесительную камеру или узел 4, установленный в контейнере 3. При этом смеситель 4, в основном, содержит ряд дефлекторов конической формы или смесительные элементы 5, которые имеют форму столбика, в котором каждый дефлектор расположен над другим дефлектором и частично его перекрывает, и кромки их круглого основания направлены вверх. Узкие соединительные элементы 6 на периферии этого столбика закрепляют эти дефлекторы на месте. Смесительная трубка 7, имеющая отверстия для прохода жидкости в контейнер 3, окружает эти смесительные элементы 5, и подающая трубка 8 проходит через центральные отверстия конических дефлекторов 5 и заканчивается в системе подачи струи 9 в основание заполняемого контейнера 3. Подающая трубка 8 связана с трубой 10 держателя баллончика для приема и фиксации подходящего газового баллончика 11. Типичный газовый баллончик, пригодный для настоящего изобретения, может быть, например, газовым баллончиком, содержащим 70-93 г чистого медицинского СО2 с давлением наполнения 8 МПа. Газ СО2 обычно должен иметь уровень очистки выше 90%. Естественно, что использование другого подходящего количества газа СО2 или других газов, пригодных для терапевтической обработки, как это известно, в технологии, также входит в объем настоящего изобретения. Газовый баллончик может быть одноразового типа и иметь впускное отверстие, которое может быть проколото, чтобы выпустить газ. Он может быть специальным или стандартным баллончиком, подобным баллончикам, обычно используемым в сифонах для приготовления газированных напитков, или баллончиком, используемым в пневматическом оружии. Например, газовый баллончик может иметь длину 200 мм и диаметр 35 мм с шейкой длиной 16 мм длины и диаметр 1,5 мм.
Такой газовый баллончик может быть вставлен в трубу держателя 10 баллончика и зафиксирован колпачком 12, имеющим резьбу 13, взаимодействующую с резьбой 14 в верхней части держателя 10 баллончика над фланцем или ободком 15 держателя 10. Колпачок 12 можно сформировать для съемного окружения и удержания нижнего конца баллончика 11, и он может быть эргономически сформирован так, что он может быть легко схвачен рукой пользователя и вставлен в трубу держателя 10 баллончика, с последующим навинчиванием баллончика 11 на подающий узел 2 с помощью резьбы 13, 14.
На нижнем конце трубы держателя 10 баллончика установлен держатель 16 головки баллончика, имеющий значительно меньший диаметр, чем держатель 10 баллончика. Внутренние стенки держателя 16 головки баллончика могут иметь уплотнительные кольца или другие уплотнители, установленные на нем (не показаны), чтобы дополнительно поддержать головку/шейку 17 баллончика и обеспечить уплотнение, чтобы предотвратить вход газа в остальную часть трубы держателя 10 баллончика. Через впускную трубу 8 и держатель 16 головки баллончика проходит узкая трубчатая полая шпилька 18, предназначенная для прокола выходного конца 19 головки баллончика 11 и создания отверстия, через которое газ может выходить из газового баллончика 11. Однако следует понимать, что для выхода газа из баллончика могут быть использованы и другие средства, типа клапана иди затвора известной конструкции.
В держателе 16 головки баллончика может быть расположен клапан регулирования давления (не показан), чтобы управлять и/или восстанавливать давление выброса газа из баллончика 11 с заданным или желательным расходом. Также в вышеупомянутом колпачке 12 или в держателе 16 головки баллончика может быть расположено предохранительное средство для удержания, ввинчивания или "захвата" баллончика в подающем узле 2 типа срабатывающих под давлением замков или дополнительной резьбы, чтобы предотвратить его случайный выброс из подающего узла 2 и удар по руке пользователю и т.д. Можно также предусмотреть средство предотвращения случайного выброса сжатого газа на пользователя. Такие средства могут включать отверстия в ободке 15 или со стороны держателя 10 баллончика, для сброса газовой струи или монтаж гибких трубопроводов в держателе баллончика 10, чтобы перенаправить случайно выпущенные газовые струи. Могут использоваться другие средства для того, чтобы предотвратить такие случайные выбросы или выходы газа в случае отказов в системе, как это обычно делается в известной технологии. Все такие известные средства безопасности охватываются рамками настоящего изобретения.
Контейнер 3 имеет входное отверстие 3а, которое можно закрыть впускным колпачком 20. Впускной колпачок 20 может быть разгрузочным клапаном на давление 2 psi (не показан), установленный, как дополнительная мера безопасности для того, чтобы избежать избыточного давления в подающем узле 2. Выпускное отверстие 3b заполняемого контейнера 3 связано с гибким трубопроводом 21 через соединительный трубопровод 21а. Трубопровод 21, в свою очередь, связан с носимым приемным или абсорбционным комплектом 22, как показано на фигуре 2. Обратные клапаны в вышеупомянутых точках соединения на трубопроводе 21 могут предотвратить обратные потоки из комплекта 22 в заполняемый контейнер.
Абсорбционный комплект 22 герметично закрывает часть тела пользователя. Он может быть изготовлен из газонепроницаемого носимого материала для терапевтического/медицинского использования, такого как коммерческая пластмасса терапевтического типа. В настоящем примере воплощения комплект 22 имеет вид штанов, охватывающих нижнюю часть тела пользователя вместе с ногами и стопами, и эта одежда может быть герметично обтянута вокруг талии пользователя с помощью шнурка.
Подающий узел 2 может также иметь складные изогнутые ножки 23 и ручку для переноски 24 для удобного переноса узла и безопасной установки на пол и т.д.
Переносное устройство 1 по настоящему изобретению работает следующим образом. Пользователь снимает впускной колпачок 20 и заполняет контейнер 3 до нужного уровня. Хотя в настоящем описании указывается на использование обычной водопроводной воды в качестве жидкости, могут быть использованы и другие потенциальные жидкости. Вода из-под крана обычно имеет температуру порядка 35-70°С. В настоящем изобретении важно, чтобы прокалывающая шпилька 18 и клапан регулирования давления на нижнем конце трубы держателя 10 баллончика были бы погружены в воду вышеуказанной температуры. Такой уровень воды важен, чтобы предотвратить потенциальное формирование льда в проколотом выпускном отверстии 19 газового баллончика 11 и в клапане регулирования давления во время выхода газа СO2. Такая ледяная пробка может потенциально уменьшить или остановить выход газа и вызвать снижение давления, приводя к возможному взрыву устройства 1.
Затем пользователь надежно закрепляет впускной колпачок 20 и надевает приемный или абсорбционный комплект 22. Пользователь должным образом герметизирует комплект на своем теле, соединяет гибкий трубопровод 21 и проверяет целостность комплекта 22.
Затем пользователь отвинчивает колпачок 12 и закрепляет конец газового баллончика 11 в приемной полости колпачка 12. С подающим узлом 2 в положении между раздвинутыми ножками 23, баллончик 11 вставляется в подающий узел 2 головки по соответствующей резьбе 13, 14 колпачка держателя 12 баллончика 10 до закрепления этих элементов.
Затем пользователь может плавно ввинтить баллончик 11 в узел 2 до фиксации головки баллончика 17 в держателе головки 10 баллончика и прокола шпилькой 18 выпускного отверстия 19 баллончика. В результате поток газа из баллончика 11 вызывает появление множества пузырьков в воде, которые пользователь может наблюдать через прозрачную стенку наполняемого контейнера 3.
В основном, поток газа проходит через подающую трубку 8 и выходит в воду через систему подачи струи 9. Поскольку освобожденные пузырьки газа движутся вверх, такое движение вызывает поток газа и воды через конические дефлекторы 5 в смесителе 4. Уникальная и эффективная геометрическая конфигурация и расположение конических смесительных элементов 5 в смесителе 4 направляет и усиливают поток жидкости, заканчивающийся эффективным смешиванием и, в основном, гомогенной дисперсией газа в воде. Такое смешивание достигается эффективно без механических компонентов для смешивания, используя очень простые и экономичные детали. Давление выхода газа можно регулировать с помощью вышеупомянутого клапана регулирования давления, чтобы обеспечить желательную эффективность смешивания.
Следует отметить, что эффективное смешивание и надлежащая дисперсия достигнуты статически, в значительной степени благодаря выпуску газа в воду через дно контейнера 3, и поднимающиеся вверх пузырьки газа проходят через смеситель 4. Таким образом, хотя подающий узел 2 можно легко нести и поставить на удобную поверхность, большой наклон или переворачивание вверх дном этого узла могут, в основном, воспрепятствовать этому процессу смешивания в зависимости от уровня воды. Может оказаться предпочтительным для заполняемого контейнера иметь наклон не более 30° относительно вертикального положения, как показано на фигуре 1.
Статически смешанная водно-газовая дисперсия производит туманообразную смесь, текущую к вершине заполняемого контейнера 3, причем эта смесь, в основном, состоит из СO2 высокой концентрации. Таким образом, подобная туману смесь имеет "сухую" природу с низкой влажностью, но содержит также дисперсию свободно присоединенной воды (приблизительно только 5% или около того наполненной воды может фактически использоваться), обеспечивая желательный баланс для трансдермальной передачи СО2 пользователю.
Концентрация водяного пара конечной смеси в идеале должна быть в диапазоне 40.000 ррm. Достижение адекватного баланса СO2 с водой для эффективной трансдермальной передачи и обработки газом - главная особенность настоящего изобретения. Это было отмечено при последующем тестировании "мини-версии" настоящего изобретения (описана ниже), используя 16-граммовый баллончик, когда клапан регулирования давления был установлен на освобождение СO2 из баллончика в течение приблизительно 3-15 минут, и обработка успешно обеспечила полезный для здоровья эффект, но если поток СO2 продлится меньше 3 минут или больше 15 минут, такая обработка не обеспечивает полезного эффекта. Это исследование показывает, что когда СO2 распределяется слишком быстро, он излишне насыщает воду. Это также указывает, что когда СO2 распределяется слишком медленно, нет достаточного импульса для достижения необходимого уровня насыщения воды или "оптимальной точки" (приблизительно 40.000 ррm, как упомянуто выше), чтобы достичь терапевтического эффекта, и также, возможно, нет достаточного импульса, чтобы эффективно передать СO2 в абсорбционный комплект. Возможно, что с газовыми баллончиками другого размера, имеющего то же самое давление заполнения 8 МПа, время выхода газа может быть пропорционально увеличено или уменьшено в зависимости от емкости газового баллончика, чтобы достичь этой "оптимальной точки" порядка 40.000 ррm. Например, время может быть уменьшено вдвое для баллончика, содержащего 8 г СO2, или увеличено приблизительно в 6 раз для баллончиков, содержащих 93 г СO2 и т.д.
Теплая вода в контейнере 3 может дополнительно усилить выход газа и результирующую дисперсию. Устройство 1 может быть снабжено индикатором температуры, термометром или другими средствами, в основном, известными в данной области техники, чтобы гарантировать нужную температуру воды.
Туманообразная смесь затем проходит через гибкий трубопровод 21 в воздухонепроницаемый абсорбционный комплект 22, где она при правильном водно-газовом балансе смеси обеспечивает очень эффективную терапевтическую обработку тела пользователя через кожу.
После завершения курса лечения, когда в заполняемом контейнере 3 больше не видно пузырьков газа, пользователь может легко отсоединить трубопровод 21 от комплекта 22 и удалить пустой газовый баллончик 11 из подающего узла 2 для утилизации. Сохраненная вода может быть повторно использована для последующей обработки, или подающий узел 2 может быть промыт и снова наполнен водой.
Мини-вариант
В другом и экономически эффективном переносном устройстве для обработки по настоящему изобретению, может быть использован подающий узел 25 меньшего размера, как показано на фигурах 5 и 6. Этот мини-вариант может иметь всего несколько дюймов по высоте, и еще более портативен, чем вышеописанный вариант. В этом воплощении используются, по существу, те же самые принципы, что и в вышеописанном воплощении. Однако необходимый газовый баллончик 26 имеет меньший размер и емкость. Например, газовые баллончики могут иметь стандартные размеры и содержать 16 г, 8 г или только 1,3 г газа СO2 при давлении 8 МПа в каждом. Такие баллончики могут иметь длину приблизительно 4 дюйма и диаметр 0,5 дюйма, длину 3 дюйма и диаметр 0,5 дюйма или длину 1,5 дюйма и диаметр 0,25 дюйма, соответственно. Температура воды в этом воплощении, в основном, может быть в диапазоне 10-70°С. Конические смесительные элементы 27 в этом случае являются двумя элементами конической формы, где основания элементов могут быть расположены напротив друг друга, хотя возможны и другие расположения конических элементов, в основном, известных в данной технологии. Центральные отверстия конических элементов обеспечивают свободное протекание газа и воды через них, достигая, таким образом, статического смешивания газа и воды.
В этом случае газовый баллончик 26 может быть окружен защитным кожухом 28, который охватывается рукой пользователя, чтобы вставить баллончик по горизонтали в основание подающего узла 25 для выхода газа через центральные отверстия дефлекторов 27 для получения гомогенной смеси газа с водой, и полученная водно-газовая смесь выходит из подающего узла 25 вверх.
Снова, как описано выше, освобожденный газ поступает в воду у основания подающего узла 25 и поднимается пузырьками вверх, обеспечивая статическое смешивание и, в основном, гомогенную дисперсию газа с водой. При этом наклон или переворачивание узла могут воспрепятствовать этому процессу, и предпочтительно нужно удерживать подающий узел 25 в вертикальном положении, как показано на фигуре 5, или с максимальным наклоном около 30° от вертикального положения.
Абсорбционный комплект, соединяемый с этим "мини-вариантом", в основном, имеет меньшую емкость и размер и может оказаться особенно подходящим для обработки небольших частей тела, таких как рука, стопа или колено. Конечно, это очень выгодно, когда терапии требуют только такие отдельные части, а не вся нижняя часть тела, например, для таких пациентов, которые испытывают артритические боли только в руках и т.д.
Например, такой "частичный" терапевтический комплект может быть изготовлен из прозрачного полиэтилена прямоугольной формы. Терапевтический комплект быть одноразовым и может иметь различные размеры, чтобы при необходимости разместить в нем руку пользователя, стопу, палец, бедро, шею, кожу головы и так далее. На фигуре 7 показан пример такого частичного терапевтического комплекта 32, соединенного с подающим узлом 25а мини-варианта устройства, а на фигуре 8 представлен терапевтический комплект 32, охватывающий пальцы правой ноги пользователя. В терапевтическом комплекте 32 может быть проделано отверстие 33, закрепленное более толстым материалом из полиэтилена с тем, чтобы гибкая подающая трубка 34 от подающего узла 25а могла быть вставлена в отверстие 33 для подачи водно-газовой смеси в комплект 32. На внутренней стороне отверстия 33 может быть расположен небольшой клапан (не показан), который может быть изготовлен из того же материала и служит для открытия и закрытия комплекта при вставлении и вынимании трубки подачи 34, соответственно.
Подающий узел 25 может иметь облегченное основание 29, имеющее круглые выступы 30, в которые при необходимости вставляются дополнительные небольшие газовые баллончики 31, как показано на фигуре 6.
Поглощение углекислого газа через кожу
С вышеописанными системами можно обеспечить эффективный и действенный способ передачи фармацевтического, медицинского или очищенного газа СO2 пользователю. Такие системы обеспечивают искусственные и усиленные положительные эффекты бальнеологической терапии с СO2, которая хорошо известна в Европе, Японии и, особенно, в Германии. Эти способы лечения насчитывают, по меньшей мере, 120 лет успешного применения в учреждениях здравоохранения для лечения таких болезней, как сердечно-сосудистые заболевания (высокое кровяное давление и атеросклероз), сахарный диабет, артрит и остеопороз без побочных эффектов.
Кроме того, как указано выше, ученые и исследователи недавно исследовали способы передачи препаратов, таких как медицинские газы, пациенту через кожу, что может быть наиболее безопасным, неинвазивным способом обработки. Трансдермальная передача лекарства предлагает многочисленные преимущества по сравнению с более традиционными формами введения лекарства. Этот способ поможет избежать проблем, связанных с оральными дозами, которые вызывают раздражение желудочно-кишечного тракта, проблемы метаболизма лекарственного средства и несовместимость с приемом пищи, причем предложенный способ применим к пациентам, находящимся в бессознательном состоянии. Трансдермальные способы являются неинвазивными по сравнению с внутривенными средствами, и благодаря стабильной диффузии лекарственного средства через кожу, они предлагают более последовательный ввод лекарственного средства, даже в ограниченных областях через несколько дней, уменьшая, таким образом "пики", которые могут вызвать побочный эффект. Предложенный способ является простым и безболезненным для пациентов и, таким образом, более вероятным для достижения привыкания к режимам терапии. Благодаря таким преимуществам, применение трансдермальных способов использования лекарств значительно расширилось в последние годы.
Однако недостатком такого использования лекарств является то, что кожа, в основном, имеет естественную "функцию барьера", препятствующего поступлению инородных веществ в тело. Действительно, кожа служит для защиты против нежелательных веществ, таких как токсины и микроорганизмы. Таким образом, поглощение лекарственного средства через кожу является трудной операцией, и эффективная система трансдермальной передачи должна иметь способ эффективного преодоления этого барьера.
С другой стороны, газы СO2 особенно подходят для таких трансдермальных лекарств без любых побочных эффектов, таких как местное раздражение. Это происходит потому, что СO2 обладает в 25 раз большей проницаемостью для клеточных мембран, чем кислород. СO2 также легко растворяется в масле. Кожа имеет структуру, подобную структуре из воды и масла, что может объяснить, почему кожа также может легко абсорбировать СО2.
Хотя поглощенный углерод может называться "углекислым газом", фактически поглощенный СO2 не находится в виде видимых пузырьков газа. Вместо этого трансдермально поглощенная двуокись углерода существует в виде невидимого растворенного в воде молекулярного СО2. Описанные выше положительные медицинские эффекты получены благодаря воздействию этого молекулярного СO2. Например, если вы просто выдуваете пузырьки СO2 из трубки на кожу, не будет получено никакого косметического эффекта, потому что СO2 в виде пузырьков почти не поглощается кожей.
В настоящем изобретении вышеописанная смесь газа и воды должна, в основном, иметь слабую кислотность порядка 4 рН. Это потому, что чем ниже рН, тем больше СO2 находится в вышеупомянутом молекулярном состоянии, которое желательно для трансдермального поглощения. Действительно, если рН смеси является высоким, СO2 в воде стремится измениться в угольную кислоту (Н2СО3) и ионы гидрокарбоната, которые плохо проходят через кожу. Для характеристик настоящего изобретения важно различать эту угольную кислоту ("газированную воду") и СO2 в молекулярном состоянии.
Например, при рН 8, 98% молекулы растворенного в воде СO2 могут диссоциировать, чтобы произвести ионы, и только небольшое количество СO2 поглощается трансдермально. С другой стороны, при слишком низком рН, СO2 с трудом растворяется также и в молекулярном состоянии, и смесь становится кислой газированной водой, которая может стимулировать раны на коже, которую пациент пытается излечить.
СO2 увеличивает содержание кислорода в ткани из-за переноса кислородом белка, называемого гемоглобином и содержащегося в эритроцитах, так же как из-за эффекта Бора. Подача кислорода для поддержания активности живого существа выполняется, главным образом, гемоглобином в эритроцитах. После того, как кислород связывается с гемоглобином в легких, он выходит в ткани. В присутствии повышенного содержания СO2 в крови в тканях, рН в тканях уменьшается из-за преобразования СO2 в бикарбонатные молекулы и кислые протоны. При уменьшении рН кислород легче диссоциирует из гемоглобина. Это уменьшение кислородной связи с гемоглобином называется "эффектом Бора". Благодаря этому эффекту увеличенное выделение кислорода из тканей заканчивается многими положительными медицинскими эффектами, описанными выше.
Различные исследования, проведенные в Европе, подтвердили, что СО2, поглощенный таким образом, оказывает положительное влияние, например расширение кровеносных сосудов, приводящее к более здоровой коже, улучшенную передачу кислорода клеткам, приводя к активации метаболизмов клетки и улучшению текстуры кожи, противостоит старению и заживлению ран. Кроме того, исследования показали, что добавление минеральных солей и/или эфирных масел или других дополнительных веществ к воде может дополнительно усилить положительные эффекты бальнеологической терапии СО2.
В дополнение к лечению основных заболеваний, от которых страдают миллионы людей всего земного шара, вышеописанная терапия очищенным СО2 имеет многие другие положительные эффекты на человеческий организм, включая тренировку и освежение тела, укрепление внутренних функций организма, расслабление и снижение напряжения, противобактериальные эффекты и тенденцию очистки крови, мышц и возбуждение нервной системы, эффекты улучшения внешнего вида кожи и т.д.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает очень простое средство для трансдермальной передачи СO2 или других биологически полезных газов, используя устройство, которое имеет очень простую конструкцию и экономически выгодно для производства и использования. Устройство по настоящему изобретению не требует никакого электрического или механического оборудования, не оставляет никаких отходов и легко в очистке и обслуживании. Оно является удобно небольшим по размеру и переносным. Оно одинаково применимо для коммерческого и для домашнего использования и делает терапевтическую обработку столь же легкой, приятной и расслабляющей, как и принятие ванны.
Результаты медицинские испытаний
Медицинские испытания проводились до и после вышеупомянутой обработки газом СO2, используя описанное выше устройство в варианте мини-воплощения устройства. Диагностические инструментальные средства, используемые при испытаниях, включали систему SensiLase® для проверки кровообращения в оконечностях и систему ACOtrac™ для проверки циркуляции крови. Эти приборы одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), и атравматичные инструментальные средства СЕ Vasamed®.
В первом наборе тестов использовалось описанное выше мини-устройство с баллончиками на 16 г СO2 при температурных и других условиях, в основном, описанными выше, и как показано на фигуре 7. Пациенту была сделана пересадка кожи по всей длине нижней части ноги и демонстрировал ранение, но с хорошим состоянием кожи. Комплект для частичной обработки 32 был надет на пальцы правой ноги и переднюю часть стопы пациента, как показано на фигуре 8, и использовалась система SensiLase® для измерения перфузионного давления кожи (SPP), с помощью которого оценивают микроциркуляцию, и запись пульсового кровонаполнения (PVR), по которому оценивают макрокровообращение, в среднем пальце правой ноги. Первые измерения SPP были проведены непосредственно до обработки СО2, после которой 16 г СO2 были направлены в устройство, и терапевтический комплект был заполнен водно-газовой смесью. После того, как газовый баллончик был опорожнен, комплект для обработки был спущен, были проведены вторые измерения. Третьи измерения для SPP были проведены спустя приблизительно 12 минут после обработки газом СO2.
SPP менее 30 указывает на возможную критическую ишемию конечности (CLI) и на незаживающую рану. SPP более 30 указывает на вероятное заживление раны. Как показано в приведенной ниже таблице I, измерения SPP до обработки показали потенциально вредную микроциркуляцию с SPP 19 мм рт.ст. Однако SPP значительно улучшилось и достигло почти нормального значения 29 мм рт.ст. немедленно после обработки, и 12 минут спустя, SPP продолжало повышаться до значительной величины 52 мм рт.ст. Последующие испытания показали, что значения SPP могут продолжить такое выздоровление даже в течение многих дней после единственной обработки СO2. Точно так же, исследования PVR, сделанные до и после обработки СO2, также показали впечатляющее выздоровление от состояния необработанной раны до состояния заживления. Таким образом, можно заключить, что однократное применение системы подачи СO2, как описано выше, может значительно улучшить выздоровление сосудов пациента.
| ТАБЛИЦА I | |
| Время измерения SPP (приблизительно) | Значение SPP (мм рт.ст.) <30 CLI, незаживленная рана |
| Дата: 11-22-2007 | >30 Вероятное заживление раны |
| 1) Немедленно до обработки СO2 | 19 |
| 2) Спустя приблизительно 7 минут после обработки СO2 | 29 |
| 3) Спустя приблизительно 12 минут после обработки СO2 | 52 |
В другом стандартном медицинском испытании использовалась система ™ACOtrac в различные моменты времени, как показано ниже в таблице II, чтобы измерить кровяное давление (BP) и оценить здоровье по состоянию сердечно-сосудистой системы. Пациент был 50-летним мужчиной ростом 157 см и весом 88 кг. Так как нормальное кровяное давление должно, в основном, быть ниже 120/80 мм рт.ст., в таблице показано, что до терапии СO2, пациент имел умеренную артериальную гипертензию с давлением 162/99 мм рт.ст. Однако сразу после единственной обработки (обычно длящейся приблизительно 5 минут, как упомянуто выше), артериальное давление значительно снизилось до здорового диапазона порядка 148/101 мм рт.ст. Этот здоровый уровень BP продолжался даже спустя более 30 минут после обработки и, фактически, продолжал снижаться до 137/89 мм рт.ст. за этот период времени.
| TABLE II | |
| Момент времени измерения кровяного давления: 11-23-2007 | Величина кровяного давления (мм рт.ст.) <120/80 оптимальное значение |
| 15: 57: 31 (непосредственно перед обработкой СO2) | 162/99 |
| 16: 08:58 (сразу после обработки СO2) | 148/101 |
| 16: 16:32 | 148/96 |
| 16: 18:47 | 149/91 |
| 16:38:43 | 137/89 |
Таким образом, клинические испытания показали, что даже единственная обработка СO2, используя устройства по настоящему изобретению, может обеспечить значительное гемодинамическое оздоровление и заживление ран для пациента простым, безопасным и атравматичным способом. Действительно, настоящее изобретение может представить прорыв в здравоохранении, безопасно подавая газ как фармацевтическое или медицинское средство через барьер кожи и достигая значительной пользы для здоровья, без наличия побочных эффектов, являющихся результатом других способов лечения, таких как хирургия.
Другие воплощения
Кроме того, из-за увеличения кислорода в ткани благодаря описанному выше эффекту Бора, возможно применение вышеописанного способа обработки и обрабатывающего комплекта также для животных с той же пользой для здоровья.
Следует также отметить, что настоящее изобретение может охватить возможность использования других фармацевтических веществ, таких как инсулин, в водно-газовой смеси для подачи в тело человека или животного. В этом случае такие фармацевтические вещества могут поступить через поры кожи и в кровоток и могут применяться с целью обработки определенных частей тела или органов.
Например, известно, что молекула инсулина является слишком большой для передачи через обычные иглы для шприца. Однако поры кожи большинства людей являются достаточно большими, чтобы получить это лекарственное соединение через устройство по настоящему изобретению. Таким образом, важная особенность настоящего изобретения состоит в безопасной и неинвазивной "ломке" естественных барьеров кожи, открывая поры кожи, чтобы обеспечить эффективный трансдермальный способ использования лекарства.
Дополнительной особенностью настоящего изобретения является то, что устройство в его "мини-варианте" может быть различного размера. Например, мини-устройство с небольшим газовым баллончиком может быть использовано для подачи вышеупомянутых или других фармацевтических/медицинских веществ только к небольшой части тела, такой как палец. Помимо инсулина, могут использоваться любые другие соединения, которые растворимы в воде и могут быть связаны со смесью воды и СO2 для передачи в терапевтический комплект. В таких случаях пользователь автоматически получает выгоду для здоровья из любых сопутствующих эффектов, которые вытекают из СO2, поступающего в тело, так же как и от дополнительных соединений.
Настоящее изобретение также предусматривает, что устройство может использоваться для подачи туманообразной смеси на кожу без использования абсорбционного комплекта. Трансдермальная передача СO2 может быть достигнута "смачиванием" кожи, держа открытый конец выпускной трубки (другой конец которой соединен с подающим узлом) близко к коже (приблизительно на расстоянии 1 или 2 дюйма) или "напыляя" на кожу раствор с высокой концентрацией СO2. Абсорбционные комплекты могут обеспечить более высокую эффективность, потому что они сохраняют туманообразный аэрозоль вокруг частей тела в течение регулируемого периода времени. Однако из-за высокой проницаемости СO2 через кожу, эффективная обработка может быть достигнута без таких комплектов.
Действительно, СO2 сам по себе может считаться, по существу, медицинским или фармацевтическим веществом. Настоящее изобретение также охватывает использование разнообразных медицинских, фармацевтических или очищенных газов и соответствующих веществ. В целом, такие газы предоставляют прекрасные возможности для терапевтических инноваций, поскольку газы представляют собой важные сигнализирующие молекулы, биологические молекулы и демонстрируют многообещающие биологические эффекты, при этом естественные газы, по-видимому, имеют низкую токсичность, их свойства могут обеспечить применение других медицинских принципов. Текущее использование газов в медицине было исследовано в минимальной степени. Таким образом, настоящее изобретение может обеспечить эффективное медицинское устройство или прибор для использования лекарств путем безопасной, атравматичной инъекции медицинских газов в человеческий организм через поры кожи.
Вышеприведенное описание примеров воплощения настоящего изобретения было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не является исчерпывающим и не предназначено ограничить воплощение изобретения в раскрытой форме, и очевидно, что возможны многочисленные модификации и изменения. Например, хотя в вышеописанных воплощениях используется "сухой" вариант с применением очень небольшого количества воды, подающий узел 2 из настоящего изобретения может быть также сконфигурирован для "мокрого" варианта, в котором подающий узел 2 помещен в заполненную водой емкость, например в ванну. Различные отверстия или входы в камере смешения позволяют открытой воде течь в смесительную камеру вместе с газом СО2 из баллончика. Комбинация статических смесительных элементов, таких как описанные выше конические части или дефлекторы, выполненные в стенках камеры смешения, могут вызвать канализирование /разбивание/разделение/диффузию потоков воды и газа, чтобы достигнуть желательной водно-газовой дисперсии в открытой воде. При этом, например вода в ванне может быть обогащена СО2 для заживления ран, обеспечивая удобную обработку с помощью устройства, которое имеет малый вес, низкую цену, фактически не требует обслуживания и электроэнергии. Кроме того, в открытую воду могут быть добавлены такие полезные вещества, как соли и эфирные масла, чтобы повысить эффективность обработки.
Кроме того, настоящее изобретение может быть использовано в прикладных целях, например в профилактической медицине, спортивной медицине, ветеринарии, космической биомедицинской промышленности (например, мышцы и кости уменьшаются в космическом полете), медицине восстановления и поддержки здоровья состава вооруженных сил. Можно также предвидеть дополнительные применения дисперсионных технологий по настоящему изобретению в областях, таких как очистка сточных вод и газожидкостная дисперсия (в производстве безалкогольных напитков). Такие модификации и изменения, которые могут быть очевидными для квалифицированного специалиста, входят в объем настоящего изобретения, как он определен сопроводительной формулой изобретения.
1. Устройство для обработки медицинскими или терапевтическими газами, содержащее:
смеситель, содержащий воду и неподвижное смесительное средство;
газовый баллончик, съемно прикрепленный к указанному смесителю через модуль прокалывания баллончика, в котором клапан регулирования давления регулирует расход потока газа из баллончика в указанное смесительное средство, чтобы получить указанную водно-газовую смесь, которая служит для трансдермальной передачи газа пользователю; и
носимый приемный комплект для формирования пространства вокруг, по меньшей мере, одной обрабатываемой области тела пользователя, в котором указанный комплект связан с указанным смесителем, для подачи указанного газа, чтобы обработать указанную часть тела посредством указанной трансдермальной передачи.
2. Устройство по п.1, в котором указанный газ является газом СО2, и указанная полученная водно-газовая смесь содержит CO2 в концентрации, эффективной для трансдермальной передачи в обрабатываемую область тела.
3. Устройство по п.1, в котором водно-газовая смесь - туманообразная смесь, имеющая концентрацию водяного пара приблизительно 40.000 млн-1.
4. Устройство по п.1, в котором указанная водно-газовая смесь имеет рН приблизительно 4.
5. Устройство по п.1, в котором температура воды лежит в диапазоне 35-70°С.
6. Устройство по п.1, в котором указанная водно-газовая смесь имеет уровень насыщенности, который эффективен для трансдермальной передачи при обработке указанной области.
7. Устройство по п.1, в котором указанное неподвижное смесительное средство включает, по меньшей мере, один конический дефлектор, имеющий центральное отверстие, в котором его боковые стенки обеспечивают смешивание газа и воды, когда водно-газовая смесь проходит через указанное отверстие.
8. Устройство по п.1, в котором указанное неподвижное смесительное средство включает множество конических дефлекторов, в котором центральные отверстия дефлекторов расположены по одной оси.
9. Устройство по п.1, в котором указанный поток газа из баллончика вызывает смешивание газа с водой в указанном смесительном средстве и также обеспечивает подачу газа в носимый приемный комплект.
10. Устройство по п.1, в котором газовый баллончик приводится в действие, путем его ввинчивая в устройство до контакта с указанным модулем прокалывания баллончика, чтобы проколоть газовый баллончик.
11. Устройство по п.1, в котором клапан регулирования давления регулирует давление газа, выходящего из газового баллончика.
12. Устройство по п.1, дополнительно имеющее средство сброса давления во впускном отверстии для заполнения смесителя водой и для регулирования давления в смесителе.
13. Устройство по п.1, в котором водно-газовая смесь отличается гомогенной дисперсией газа.
14. Устройство по п.1, в котором водно-газовая смесь дополнительно содержит другое фармацевтическое вещество для трансдермальной передачи пользователю.
15. Способ обработки отдельной области тела медицинскими или терапевтическими газами, включающий:
наполнение переносного терапевтического устройства, имеющего смеситель с неподвижным смесительным средством, водой, пригонку носимого приемного комплекта, связанного с указанным смесителем, чтобы сформировать пространство вокруг, по меньшей мере, обрабатываемой области тела пользователя;
монтаж съемного газового баллончика на указанном смесителе через модуль прокалывания баллончика,
в котором клапан регулирования давления регулирует расход потока газа из баллончика в указанное смесительное средство, чтобы получить указанную водно-газовую смесь, которая используется для трансдермальной передачи газа указанному пользователю; и
подачу газа в приемный комплект, чтобы обработать указанную область через указанную трансдермальную передачу.
16. Способ обработки по п.15, в котором указанный газ - газ СО2 и указанная полученная водно-газовая смесь содержит концентрацию СО2, эффективную для трансдермальной передачи газа к указанной обрабатываемой области.
17. Способ обработки по п.15, в котором водно-газовая смесь - туманообразная смесь, имеющая концентрацию водяного пара приблизительно 40.000 млн-1.
18. Способ обработки по п.15, в котором указанный передаваемый газ представляет собой фармацевтическое или медицинское вещество для трансдермальной передачи пользователю.
19. Способ обработки по п.15, в котором указанный способ улучшает состояние кровообращения и сердечно-сосудистой системы пользователя.
20. Способ обработки по п.15, в котором указанный способ используется для лечения хронического или острого заболевания человека.
