УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДОГРЕВА ЖИДКОСТЕЙ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТВОРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ИНФУЗИОННОЙ ТЕРАПИИ

Полезная модель относится к области медицины, и, конкретнее к области инфузионной терапии.
Актуальность проблемы на сегодняшний день обосновывается негативным и зачастую фатальным влиянием гипотермического и гипертермического состояний организма человека. Тяжелые формы гипертермии и гипотермии представляют угрозу для жизни, что определяет важность их своевременного распознавания и лечения в практике неотложной помощи. Внутривенное введение холодных растворов понижает температуру тела и ведет к гипотермии, последствия которой негативно сказываются на состоянии здоровья человека (1,2).
Известно приспособление для подогрева жидкостей и лекарственных растворов, состоящее из емкости заполненной водой, температура которой 40-42°C (3).
Недостатками данного приспособления являются кратковременность его работоспособности, невозможность объективного контроля температуры лекарственного раствора. Повышенная травм опасность при работе с ним.
Известно приспособление для подогрева жидкостей и лекарственных растворов, состоящее из проволочного каркаса для закрепления тары и источника тепла (4).
Недостатками данного приспособления являются невозможность равномерного нагрева жидкости и контроля предельной температуры нагрева.
Известно устройство Ампир - 01. Работающего по принципу непрерывного подогрева жидкости за счет нагрева теплообменника. Устройство состоит из источника тепла помещенного в керамический барабан на наружной поверхности которого находятся цилиндрические канавки, где размещается трубка из поливинилхлорида от одноразовой инфузионной системы. Устройство снабжено цифровым индикатором температуры, отображающим температуру нагреваемого устройства и цифровым регулятором температуры (5).
Недостатками данного устройства являются громоздкость и значительный вес. Отсутствие возможности его автономной работы от аккумулятора. Прибор не обеспечивает объективного контроля температуры лекарственного раствора на входе и выходе при ее прохождении через устройство.
Известно устройство для подогрева жидкостей и лекарственных растворов AMPIRmini. Устройство включает в себя корпус в котором размещены две нагревательные металлические пластины, дисплей отображения температуры нагрева прибора, блок управления нагревом теплообменника и аккумулятор (5).
Недостатками данного устройства является кратковременность его работы от аккумулятора, 3 часа. Прибор не обеспечивает объективного контроля температуры жидкости на входе и выходе при ее прохождении через устройство. Имеет недостаточный температурный диапазон первичного инфузируемого раствора: от +18°C до +30°C.
Данное устройство взято за прототип.
Цель создания полезной модели - разработка устройства, для подогрева жидкостей и лекарственных растворов, используемых при инфузионной терапии, с расширенными технико-эксплуатационными характеристиками.
Техническим результатом созданной полезной модели, является возможность осуществления контролируемого подогрева лекарственного раствора и объективного контроля температуры лекарственного раствора на выходе в заданных параметрах, а так же достижение более широкого температурного диапазона первичного инфузируемого раствора: от +5°C до +60°C.
Этот технический результат достигается тем, что устройство имеет жидкокристаллический дисплей целевой температуры нагрева связанный с микроконтроллером, снабженным аналого-цифровым преобразователем, образуют управляющую часть, при этом микроконтроллер также связан с датчиками температуры, выполненными в виде термопар и с возможностью установки на магистрали инфузионной системы до и после нагревательного элемента, и с жидкокристаллическими дисплеями температуры раствора до нагрева и температуры нагретого раствора, соответственно, а аналого-цифровой преобразователь связан с нагревательным элементом и полупроводниковым элементом Пельтье, образующими рабочую часть, оптический датчик светопреломления выполнен с возможностью фиксации движения жидкости в капельнице инфузионной системы и соединен с микроконтроллером.
Устройство состоит из жидкокристаллического дисплея целевой температуры нагрева связанного с микроконтроллером, снабженным аналого-цифровым преобразователем, образуют управляющую часть, при этом микроконтроллер также связан с датчиками температуры, выполненными в виде термопар и с возможностью установки на магистрали инфузионной системы до и после нагревательного элемента, и с жидкокристаллическими дисплеями температуры раствора до нагрева и температуры нагретого раствора, соответственно, а аналого-цифровой преобразователь связан с нагревательным элементом и полупроводниковым элементом Пельтье, образующими рабочую часть, оптический датчик светопреломления выполнен с возможностью фиксации движения жидкости в капельнице инфузионной системы и соединен с микроконтроллером
Сравнение предложенного устройства с другими, известными в области медицины, показало его соответствие критериям полезной модели.
Полезная модель поясняется графическим материалом. На фиг.1 изображена структурная схема устройства для подогрева жидкостей и лекарственных растворов, используемых при инфузионной терапии; на фиг.2 изображен общий вид устройства для подогрева жидкостей и лекарственных растворов, используемых при инфузионной терапии; на фиг.3 изображен общий вид управляющей части устройства для подогрева жидкостей и лекарственных растворов, используемых при инфузионной терапии; на фиг.4 изображен общий вид рабочей части и оптического датчика светопреломления устройства для подогрева жидкостей и лекарственных растворов, используемых при инфузионной терапии: 1-управляющая часть, 2- рабочая часть, 3-оптический датчик светопреломления, 4 - цифровая панель с кнопками для ввода целевой температуры нагрева раствора; 5, 11, 12-жидкокристаллические дисплеи, 6 - микроконтроллер, 7 - цифро-аналоговый преобразователь, 8 - источник питания, 9, 10 - термопары, 13 - нагревательный элемент, 14 -полупроводниковый элемент Пельтье, 15 - тара с лекарственным раствором, 16 - капельница, 17 - магистраль одноразовой инфузионной системы, 18 - колесо регулировки скорости потока жидкости в системе; 19, 20 -контактные провода.
Устройство используется следующим образом. Медицинская сестра, подготовив систему для инфузии, закрепляет оптический датчик светопреломления - 3, на капельницу - 16, и устанавливает рабочую часть устройства - 2 на магистраль инфузионной системы - 17 из силикона или тефлона, затем нажимает кнопку включения аппарата, выставляет необходимую целевую температуру нагрева лекарственного раствора на цифровой панели - 4, и открывает колесо регулировки скорости потока в системе - 18. Целевая температура нагрева отображается на жидкокристаллическом дисплее - 5. Оптический датчик светопреломления - 3 фиксирует движение жидкости в капельнице - 16 и посылает сигнал, по контактному проводу - 19, «Старт» на микроконтроллер - 6. Термопара - 9, установленная на магистраль инфузионной системы - 17 до нагревательного элемента - 13, измеряет температуру раствора до нагрева и посылает информацию на микроконтроллер - 6, по контактному проводу - 20. Температура раствора до нагрева отображаться на жидкокристаллическом дисплее - 11. Микроконтроллер - 6, через цифро-аналоговый преобразователь - 7, посылает аналоговый сигнал в виде тока на нагревательный элемент - 13, по контактному проводу - 20, и параллельно считывает информацию с термопары - 10, установленной на магистрали инфузионной системы после нагревательного элемента - 13. Температура нагретого раствора отображается на жидкокристаллическом дисплее - 12. Как только температура на термопаре - 10 достигает целевого значения, выставленного медицинским работником, контроллер фиксирует и поддерживает оптимальную температуру, при необходимости остужая нагревательный элемент с помощью полупроводникового элемента Пельтье - 14. Вся система запитывается от источника питания - 8.
Элемент Пельтье - это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье - возникновении разности температур при протекании электрического тока. В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются ТЕС (от англ. Thermoelectric Cooler - термоэлектрический охладитель).В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.
Нагревание раствора происходит следующим образом. Оптический датчик светопреломления закрепляют на капельницу, затем рабочую часть устройства закрепляют на магистраль подготовленной и заполненной лекарственным раствором одноразовой инфузионной системы. Закрепление этих элементов выполняют по типу прищепки. Медицинский персонал нажимает кнопку включения устройства и открывает колесо регулировки скорости потока в системе. Устройство работает автоматически.
Технический результат достигается следующим образом.
Контролируемый подогрев и контроль температуры лекарственного раствора на выходе обеспечиваются согласованной работой нагревательного элемента и температурных датчиков посредствам микроконтроллера. Использование первичного инфузируемого раствора с более широким температурным диапазоном от +5°C до +60°C возможно благодаря более высокому температурному режиму накаливания нагревательного элемента.
Работа устройства поясняется клиническим примером. У пациента В., 45 лет, история болезни 12544/1432, проходившего процедуру дезинтоксикации в отделении неотложной наркологической помощи Самарского Областного Наркологического Диспансера с 5.10.12 по 7.10.12 с диагнозом «Хроническая алкогольная интоксикация. Абстинентный синдром.» начата процедура дезинтоксикации, после инфузии 30 мл раствора натрия хлорида 0,9%, температура которого составляла 22°C, пациент предъявляет жалобы на озноб, появляются признаки мышечного дрожания. После вливания еще 20 мл того же раствора, мышечное дрожание выражается сильнее, у пациента начинается паника, активно предъявляет жалобы на озноб и холод. Принято решение подключить устройство для подогрева жидкостей и лекарственных растворов используемых при инфузионной терапии. Медицинская сестра закрепляет оптический датчик светопреломления на капельницу и устанавливает рабочую часть устройства на магистраль инфузионной системы, затем нажимает кнопку включения аппарата, выставляет необходимую температуру нагрева на цифровой панели. Оптический датчик светопреломления фиксирует движение жидкости и посылает сигнал «Старт» микроконтроллеру, по контактному проводу. Целевая температура нагрева отображается на жидкокристаллическом дисплее. Термопара, установленная на магистраль инфузионной системы до нагревательного элемента, измеряет температуру раствора до нагрева и посылает информацию на микроконтроллер, по контактному проводу. Температура раствора до нагрева отображаться на жидкокристаллическом дисплее. Микроконтроллер, через цифро-аналоговый преобразователь, посылает аналоговый сигнал в виде тока на нагревательный элемент, по контактному проводу, и параллельно считывает информацию со второй термопары, установленной на магистрали инфузионной системы после нагревательного элемента. Температура нагретого раствора отображается на жидкокристаллическом дисплее. Как только температура на термопаре достигает целевого значения, выставленного медицинским работником, контроллер фиксирует и поддерживает оптимальную температуру, при необходимости остужая нагревательный элемент с помощью полупроводникового элемента Пельтье. Вся система запитывается от источника питания. Свою эффективность прибор подтвердил после вливания еще 50 мл раствора оптимальной температуры - 36,6°C. Пациент успокоился, мышечная дрожь купировалась, цвет кожных покровов принял нормальный бледно-розовый цвет.
Предложенное устройство возможно и целесообразно использовать в любых лечебных учреждениях системы здравоохранения при проведении инфузионной терапии.
Источники информации
1. Mallet M.L. Pathophysiology of accidental hypothermia // Q.J. Med. - 2002. - Vol.95. - P.775-785.
2. Danzl D.F., Pozos R.S. Accidental hypothermia // N. Engl. J. Med. - 1994. - Vol.331. - P.1756-1760.
3. Справочник Фельдшера под редакции профессора А.Н. Шабанова «Медицина» 1976 г.
4. Рационализаторское предложение №243 от 10 апреля 2013 г.СамГМУ г.Самара.
5. Каталог медицинского оборудования «ТАХАТ»