устройство для локальной гипотермии

Формула изобретения

Устройство для локальной гипотермии, содержащее систему автоматического регулирования, холодильный аппарат, теплообменник и блок контроля температуры, включающий два датчика и два задатчика температуры, а также схему предупредительной сигнализации, при этом система автоматического регулирования содержит схему управления, два переключателя, ключ, схему И, компаратор и исполнительный блок, состоящий из механически связанных между собой привода и насоса, а холодильный аппарат содержит соединенные между собой сосуд с хладоносителем и миниатюрную охлаждающую батарею, соединенную также с теплообменником, причем вход сосуда с хладоносителем соединен с выходом насоса, отличающееся тем, что в систему автоматического регулирования устройства дополнительно введены второй ключ, второй и третий компараторы, вторая схема И, таймер и задатчик времени, причем первый вход первого ключа соединен с источником питания "+U₁", а его второй вход соединен с выходом первой схемы И, первый вход второго ключа соединен с источником "-U₂", а его второй вход соединен с выходом второй схемы И, выходы первого и второго ключей соединены с входом миниатюрной охлаждающей батареи, выход первого компаратора соединен с вторым входом второй схемы И, вход второго компаратора соединен с выходом первого датчика температуры, выход второго компаратора соединен с первым входом схемы управления, первые входы первого и третьего компараторов соединены с выходом второго датчика температуры, вторые входы первого и третьего компараторов соединены соответственно с первыми выводами второго и первого задатчиков температуры, вторые выводы которых соединены с шиной "Корпус" блока контроля температуры, выход третьего компаратора соединен с вторым входом первой схемы И, первый выход схемы управления соединен с первым входом второй схемы И, второй выход схемы управления соединен с первым входом первой схемы И, первые выводы "Работа" и "Стоп" переключателей соединены с источником питания "+U₃", а их вторые выводы соединены соответственно с вторым и третьим входами схемы управления, выход таймера соединен с четвертым входом схемы управления, вход таймера соединен с первым выводом задатчика времени, второй вывод которого соединен с шиной "Корпус", при этом третий выход схемы управления соединен с входом схемы предупредительной сигнализации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для локального охлаждения тела пациента, включая внутренние полости, например в проктологии и гинекологии.

Известное устройство для гипотермии, содержит две холодильные установки, теплоизолированный бак с контактным термометром и хладоносителем, струйный насос-эжектор, ротометры, краны регуляторы, указатель уровня, баллон-теплообменник с датчиком локальной температуры, а также блок автоматического управления [1]

Недостатком известного устройства является отсутствие эффективной защиты пациента от переохлаждения. Кроме того, наличие двух холодильных установок в известной степени усложняет конструкцию устройства.

Известно также устройство аналогичного назначения, содержащее блок контроля температуры с датчиками локальной температуры, систему автоматического терморегулирования с исполнительным блоком, эластичный баллон-теплообменник, выполненный герметичным и соединенный одним выводом с исполнительным блоком системы автоматического терморегулирования, а другим с выходом холодильного агрегата. Теплообменник заполнен жидкостью, а канал для подачи хладагента имеет форму петли. При повышении локальной температуры система автоматического регулирования увеличивает расход хладоносителя, ускоряя отбор тепла от тела пациента и наоборот [2]

Недостаток данного устройства отсутствие возможности автоматического контроля времени проведения процедуры и возможности начала проведения процедуры при комфортной для пациента температуре, что снижает эксплуатационные возможности устройства, а также сложность и ненадежность конструкции устройства, обусловленные близостью баллона в теплообменнике и системы подводящим к нему трубопроводов с хладоносителем к электрическим проводам системы автоматического регулирования и блока контроля температуры.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для локальной гипотермии, содержащее баллон-теплообменник, связанный с холодильным аппаратом и исполнительным блоком системы автоматического регулирования, блок контроля температуры с датчиком локальной температуры, а также связанные между собой датчик температуры хладоносителя и регулятор температуры хладоносителя. При этом система автоматического терморегулирования содержит компаратор, пропорциональный регулятор, схему "И" и ключ, а блок контроля температуры - датчик общей температуры и задатчики общей и локальной температуры. Блок контроля температуры содержит также схему предупредительной сигнализации.

Указанное устройство наряду с очевидными достоинствами имеет определенные недостатки, а именно не обеспечивает начало проведения процедуры при комфортной для пациента температуре, что снижает эксплуатационные возможности устройства. Устройство не имеет возможности автоматического прекращения процедуры, заключающейся в превышении температуры, равной комфортной.

Цель изобретения создание надежного и комфортного для пациента устройства локальной гипотермии с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Цель достигается тем, что в устройство для локальной гипотермии, содержащее систему автоматического регулирования, холодильный аппарат, теплообменник и блок контроля температуры, включающий два датчика и два задатчика температуры, а также схему предупредительной сигнализации, при этом система автоматического регулирования содержит схему управления, два переключателя, ключ, схему "И", компаратор и исполнительный блок, состоящий из механически связанным между собой привода и насоса, а холодильный аппарат содержит соединенные между собой сосуд с хладоносителем и миниатюрную охлаждающую батарею, соединенную также с теплообменником, причем вход сосуда с хладоносителем соединен с выходом насоса, согласно изобретению в систему автоматического регулирования дополнительно введены второй ключ, второй и третий компараторы, вторая И, таймер и задатчик времени, причем первый вход первого ключа соединен с источником питания + U₁ а второй вход соединен с выходом первой схемы "И", первый вход второго ключа соединен с источником U₂ а второй вход соединен с выходом второй схемы И, выходы первого и второго ключа соединены с входом миниатюрной охлаждающей батареи, выход первого компаратора соединен с вторым входом второй схемы И, вход второго компаратора соединен с выходом первого задатчика температуры, выход второго компаратора соединен с первым входом схемы управления, первые входы первого и третьего компараторов соединены с выходом второго датчика температуры, вторые входы первого и третьего компаратора соединены соответственно с первыми выводами второго и первого задатчика температуры, вторые выводы которых соединены с шиной "корпус" блока контроля температуры, выход третьего компаратора соединен с вторым входом первой схемы И, первый выход схемы управления соединен с первым входом второй схемы И, второй выход схемы управления соединен с первым входом первой схемы И, первые выводы переключателей "работа" и "стоп" соединены с источником питания + U₃, а вторые выводы соединены соответственно с вторым и третьим входом схемы управления, выход таймера соединен с четвертым входом схемы управления, вход таймера соединен с первым выводом задатчика времени, второй вывод которого соединен с шиной "корпус", при этом третий выход схемы управления соединен с входом схемы предупредительной сигнализации.

Такое схемно-конструктивное решение предлагаемого устройства обеспечивает возможность начала проведения процедуры при комфортной для пациента температуре (порядка 37 39^oC), а также позволяет автоматически контролировать время проведения процедуры, что улучшает эксплуатационные возможности устройства в целом. Целесообразно теплообменник выполнять в виде металлического стержня, поскольку это приведет к устранению системы дополнительного подвода трубопроводов с хладоносителем непосредственно к теплообменнику, что в свою очередь позволит устранить контакт при проводке электрических проводов системы автоматического терморегулирования и блока контроля температуры от системы трубопроводов с хладоносителем.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство для локальной гипотермии состоит из системы автоматического регулирования 1, в которую входит исполнительный блок 2, состоящий из провода 3 и насоса 4,причем выход привода 7 механически связан с первым входом насоса 4, выход которого является выходом исполнительного блока 2 и первым выходом системы автоматического регулирования 1, второй вход насоса 4 является входом исполнительного блока 2 и первым входом системы автоматического регулирования 1; первого ключа 5, первый вход которого соединен с источником питания + U₁ а второй вход соединен с выходом первой схемы И6; второго ключа 7, первый вход которого соединен с источником питания - U₂, а второй вход соединен с выходом второй схемы И8, выход первого ключа 5 соединен с выходом второго ключа 7 и является вторым выходом системы автоматического регулирования 1; первого компаратора 9, выполненного, например, на микросхеме 554 СА3, выход которого соединен с вторым входом второй схемы ИВ; второго компаратора 10, выполненного, например, на микросхеме 554 СА3, вход которого является вторым входом системы автоматического регулирования (САР) 1, выход второго компаратора 10 соединен с первым входом схемы управления 11; третьего компаратора 12, выполненного, например, на микросхеме 554 СА3, первый вход которого соединен с первым входом первого компаратора 9 и третьим входом системы автоматического регулирования (САР) 1; вторые входы первого компаратора 9 и третьего компаратора 12 являются, соответственно, четвертым и пятым входом САР 1, выход третьего компаратора 12 соединен с вторым входом первой схемы И6, первый выход схемы управления 11 соединен с первым входом; переключателей "Работа" 13 и "Стоп" 14, первые выводы которых соединены с источником питания + U₃ а вторые выводы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами схемы управления 11; таймера 15, выход которого соединен с четвертым входом схемы управления 11, а вход соединен с первым выводом задатчика времени 16, второй вывод задатчика при этом соединен с шиной "Корпус", третий выход схемы управления 11 соединен с третьим выходом САР 1; холодильного аппарата 17, включающего сосуд с хладоносителем 18, миниатюрной термоэлектрической охлаждающей батареи (МТОБ) 19, причем сосуд с хладоносителем соединен с поверхностью МТОБ 19, второй выход САР 1 соединен с входом МТОБ 19, теплообменника 20, который соединен с противоположной от сосуда с хладоносителем 18 стороной МТОБ 19, блока контроля температуры 21, состоящего из первого датчика температуры горячего слоя 22, второго датчика локальной температуры 23, первого задатчика (холода) 24, второго задатчика (тепла) 25, схемы предупредительной сигнализации 26, причем выход первого датчика температуры горячего слоя 22 соединен с вторым входом САР 1, первый вывод второго задатчика (тепла) соединен с четвертым входом САР 1, а второй вывод соединен с шиной "Корпус", выход второго датчика локальной температуры 23 соединен с третьим входом САР 1, первый вывод первого задатчика (холода) 24 соединен с пятым входом САР 1, а второй вывод соединен с шиной "Корпус", вход схемы предупредительной сигнализации 26 соединен с третьим выходом САР 1.

Применяемая в устройстве холодильного аппарата миниатюрная термоэлектрическая охлаждающая батарея МТОБ 19 значительно упрощает конструкцию устройства, так как она обеспечивает охлаждение, основанное на эффекте Пельтье при непосредственном контакте МОТБ с сосудом с одной стороны и теплообменником с другой.

Батарея работает следующим образом

При подключении к ней источника питания согласно инструкции, ток протекает из n-элемента в р-элемент, при этом в месте соединения элементов начинает поглощаться из окружающего пространства тепло и одна из рабочих поверхностей МТОБ охлаждается, а на противоположной поверхности МТОБ выделяется тепловая энергия. На поверхности МТОБ, где поглощается тепловая энергия, создается холод, который используется при работе устройства локальной гипотермии.

При подготовке устройства к работе сосуд с хладоносителем 18 заполняется водоспиртовым раствором. Производится установка первого 24 и второго 25 задатчика температуры, например, на температуру 39 и 10^oC соответственно. Производится установка задатчика времени 16, например, на 5 мин. При включении привода 3 насос 4 начинает создавать тепловой режим на месте соединения сосуда с хладоносителем 18 и МТОБ 19.

В начальном состоянии сигнал со второго выхода схемы управления 11 закрывает первую схему И6, сигнал с выхода которой размыкает первый ключ 5. Сигнал с первого выхода схемы управления 11 открывает вторую схему И8, сигнал с выхода которой замыкает второй ключ 7. На входе МТОБ 19 коммутируется напряжение "-U₂", при этом теплообменник 20 начинает нагреваться. При достижении теплообменником +39^oС сигнал с второго датчика температуры 23 переводит выход первого компаратора 9 в выключенное состояние. При этом вторая схема И8 закрывается, сигнал с выхода второй схемы И8 закрывает второй ключ 7 и МОТБ 19 обесточивается. При понижении температуры теплообменника 20 ниже 39^oС сигнал с второго датчика температуры 23 переводит выход первого компаратора 9 в включенное состояние. При этом открывается вторая схема И8 и второй ключ 7, температура теплообменника 20 повышается и цикл поддержания комфортной предпроцедурной температуры повторяется.

При включении переключателя "Работа" 13 напряжение + U₃ поступает на второй вход схемы управления 11.

При этом сигнал с второго входа схемы управления 11 открывает первую схему И6, а сигнал с первого выхода схемы управления 11 закрывает вторую схему И8, сигнал с выхода которой размыкает второй ключ 7.

Сигнал с выхода первой схемы И6 замыкает первый ключ 5 и на МТОБ 19 поступает напряжение + U₁, при этом теплообменник 20 начинает охлаждаться.

При достижении теплообменником 20 температуры 10^oС сигнал с второго датчика температуры 23 переводит выход третьего компаратора 12 в выключенное состояние. При этом первая схема И6 закрывается и сигнал с ее выхода закрывает первый ключ 5, тем самым обесточивая МТОБ 19. При повышении температуры теплообменника выше 10^oС сигнал со второго датчика температуры 23 переводит выход третьего компаратора 12 во включенное состояние. При этом открывается первая схема И6, первый ключ 5 и температура теплообменника 20 понижается до 10^oС и цикл поддержания температуры повторяется.

Согласно произведенной установке задатчика времени 16 через 5 мин сигнал с выхода таймера 15 переводит схему управления 11 в начальное состояние.

На этом режим "Работа" устройства заканчивается.

При неисправности в устройстве сигнал с первого датчика температуры 22 поступает на вход второго компаратора 10 и переводит его выход во включенное состояние. Сигнал с выхода второго компаратора 10 поступает на схему управления 11, которая закрывает первую схему И6, что приводит к закрытию первого ключа 5 и обесточиванию МТОБ 19. При этом сигнал с третьего выхода схемы управления 11 включает схему предупредительной сигнализации 26. Нажатием переключателя "Стоп" 14 производится ручное отключение режима "Работа" без срабатывания предупредительной сигнализации.

Таким образом, указанное устройство для локальной гипотермии обеспечивает автоматический контроль и регулировку времени проведения процедуры, поддерживает предпроцедурную температуру, обеспечивающую комфорт при лечении пациента, не допускает переохлаждения тела пациента в заданном по времени температурном режиме, упрощает конструкцию и повышает надежность работы устройства.

Литература.

1. Авторское свидетельство СССР N 233164, кл. A 61 F 7/02.

2. Авторское свидетельство СССР N 1748839, кл. A 61 F 7/00.