УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРАНИОЦЕРЕБРАЛЬНОЙ ГИПОТЕРМИИ

Полезная модель относится к медицинской технике, конкретно, к области автономных энергонезависимых аппаратов для экстренной реализации краниоцеребральной гипотермии головного мозга человека в критических ситуациях: нарушениях дыхания и сердечной деятельности, инсульта, инфаркта, шоковых состояниях, травмах головы, состояниях клинической смерти и т.д.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству относится аппарат для гипотермии головного мозга, содержащий теплоизолированный термошлем, выполненный с возможностью надевания на голову, блок подачи хладоносителя в виде оснащенного вентилем баллона для сжиженного парообразного хладоносителя, капиллярную трубку, входом соединенную с выходом вентиля, трубопровод для отвода паров отработанного хладоносителя (см. Патент на полезную модель №195163 от 13.11.2018 г.).
При акте краниоцеребральной гипотермии, осуществляемом посредством аппарата, принятого за прототип, реализуется кипение фторуглеродного хладоносителя, принудительно подаваемого во внутрь термошлема через капиллярную трубку, в открытом цикле, при давлении, равном атмосферному, и последующий отвод непосредственно в атмосферу паров отработанного хладоносителя.
Фторуглеродные хладагенты - фреоны, химически инертны, взрыво-и пожаробезопасны, нетоксичны и благодаря этому широко используются в промышленности: как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, как распылители в упаковках аэрозолей различного назначения, как вспениватели при производстве пенопластов, как реагенты при производстве интегральных схем в электронике, в системах газового пожаротушения и др.
В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» фреоны относятся к веществам IV класса опасности. К этому классу отнесены малоопасные вещества. Фреоны существенно менее опасны, чем пыль, табак и спирт. В связи с этим осуществление акта краниоцеребральной гипотермии посредством реализации обеспечения кипения хладоносителя при низкой температуре в открытом цикле внутри теплоизолированного термошлема, то есть, конкретно, непосредственно в зоне нахождения пострадавшего человека, в совокупности с последующим отводом отработанных паров хладоносителя посредством отводного трубопровода в другую зону, расположенную на удалении, например, 5-10 м, гарантированно обеспечивает безопасность применения известного аппарата, принятого за прототип, по его прямому назначению.
Недостаток известного устройства, принятого за прототип, состоит в возникновении высокого уровня безвозвратных весовых потерь рабочего вещества - фторуглеродного хладоносителя, при каждом акте краниоцеребральной гипотермии.
Технический результат полезной модели - снижение безвозвратных весовых потерь хладоносителя при реализации актов краниоцеребральной гипотермии.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для краниоцеребральной гипотермии, содержащее теплоизолированный термошлем, выполненный с возможностью надевания на голову, блок подачи хладоносителя в виде оснащенного вентилем первого типа баллона для сжиженного парообразного хладоносителя, капиллярную трубку, входом соединенную с выходом вентиля первого типа, трубопровод для отвода паров отработанного хладоносителя, согласно полезной модели, введена емкость с вентилем второго типа, выход трубопровода соединен с входом вентиля второго типа, при этом емкость заполнена ненасыщенным сорбентом, в качестве селективного сорбата которого являются пары хладоносителя, поступающего из капиллярной трубки, образующиеся в термошлеме при реализации акта краниоцеребральной гипотермии.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом.
На фиг. 1 представлен общий вид предложенного устройства.
Предложенное устройство содержит теплоизолированный термошлем 1, выполненный с возможностью надевания на голову, баллон 2 для размещения в жидком фазовом состоянии под высоким давлением хладоносителя 3, вентиль 4 первого типа, установленный на баллоне 2, с возможностью обеспечения закрытого состояния при хранении устройства и открытого состояния при реализации акта краниоцеребральной гипотермии, капиллярную трубку 5, входом соединенную с выходом вентиля 4 первого типа и предназначенную для принудительной подачи в термошлем 1 с возможностью дросселирования хладоносителя 3 из баллона 2 и последующего осуществления его кипения при пониженных значениях температуры и давления в процессе акта краниоцеребральной гипотермии, трубопровод 6 для отвода из термошлема 1 отработанных паров хладоносителя 3, выходом соединенный с входом вентиля 7 второго типа, установленного на емкости 8, содержащей ненасыщенный сорбент 9, в качестве селективного сорбата которого являются пары хладоносителя 3, поступающего из капиллярной трубки 5, и образующиеся в термошлеме 1 при акте краниоцеребральной гипотермии.
Предложенное устройство далее описано в варианте конкретного исполнения, когда в качестве сорбента 9, размещаемого в емкости 8, применяется вещество в твердом фазовом состоянии то есть применяется адсорбент 9 в виде высокодисперсных природных или искусственных материалов с большой удельной поверхностью, на которой происходит адсорбция паров хладоносителя 3, соприкасающихся с ней.
Адсорбенты - это вид сорбентов, которые поглощают вещества только своей поверхностью, в отличие от абсорбентов - веществ в жидком фазовом состоянии, поглощение в которых осуществляется посредством всей массы и объема.
уд
уд
2
2
На практике в качестве адсорбентов применяются активированные угли (S=600-1700 м/г), силикагели - продукты обезвоживания геля кремниевой кислоты (S=320-770 м/г), цеолиты - минералы, являющиеся водными алюмосиликатами натрия и кальция, искусственные цеолиты - пермутиты и др.
Предложенное устройство работает следующим образом.
При сбоях или прекращении сердечной деятельности нарушается кровоснабжение головного мозга, приводящее через 5-7 мин к разрушению участков коры и, как следствие, либо к гибели человека, либо к переходу в инвалидное состояние с полной или частичной деградацией индивидуальных особенностей.
Исследования показывают, что только экстренное проведение в самом начале развития болезни на этапе доврачебной помощи управляемой краниоцеребральной гипотермии, снижающей потребность клеток мозга в кислороде и питательных веществах, позволяет останавливать разрушение тканей мозга, предотвращать дальнейшее развитие отрицательных последствий, улучшить шансы больного на полное излечение после инсульта, инфаркта, травм головы, шоковых состояний и др.
Поэтому при появлении первых признаков заболеваний - инсульта, инфаркта, шокового состояния и др., требующих немедленного начала реанимационных мероприятий, люди, находящиеся рядом, быстро надевают на голову человека термошлем 1.
Переводят вначале в открытое состояние вентиль 7 второго типа, с входом которого соединен выход отводного трубопровода 6. Открывают вентиль 4 первого типа, установленный на баллоне 2.
Хладоноситель 3, находящийся под высоким давлением в баллоне 2, проходит через капиллярную трубку 5, дросселируется и поступает в термошлем 1, где кипит при значении давления, близком к атмосферному, и, соответственно, при низкой температуре (ниже минус 20°С), осуществляя либо контактную, например, через секции испарителя, либо бесконтактную, т.е. непосредственно на голове человека, краниоцеребральную гипотермию.
Конкретные способы холодового воздействия на голову человека не входят в существо предлагаемой полезной модели и не отражены в графических материалах.
Регулируя посредством вентиля 4 первого типа массовый расход хладоносителя 3 через капиллярную трубку 5 и, далее, холодопроизводительность аппарата и интенсивность отвода тепла от наружных покровов головы, обеспечивают соответствие температурно-временных параметров реализуемой краниоцеребральной гипотермии, определяемых по показаниям выносных датчиков температуры (на графических материалах не показаны, в существо заявки не входят), значениям, установленным в процессе предварительных исследовательских испытаний и положенных в основу соответствующего медико-технического регламента.
Пары хладоносителя 3, образующиеся при кипении внутри термошлема 1, не отводятся во внешнюю среду, а по отводному трубопроводу 6 поступают на вход открытого вентиля 7 второго типа и далее внутрь емкости 8 с ненасыщенным адсорбентом 9, где поглощаются в его порах.
Изготовление адсорбентов 9 для использования в предложенном устройстве производится по такой технологии, чтобы размеры пор в их структуре были соизмеримы с размерами молекул хладоносителя 3. Именно в таком сочетании пары хладоносителя 3 являются адсорбатом для адсорбента 9 в емкости 8.
уд
Объем емкости 8 и, соответственно, содержащееся в ней количество адсорбента 9 с поглотительной способностью S, определяют объем баллона 2 и массу хладоносителя 3, которая может быть поглощена при одном акте срабатывания предложенного устройства.
При реализации посредством предложенного устройства акта краниоцеребральной гипотермии безвозвратные весовые потери хладоносителя 3 в окружающую среду сведены к минимуму, что гарантирует его полную безопасность при применении.
Для подготовки к реализации нового акта краниоцеребральной гипотермии необходимо:
перекрыть вентиль 4 первого типа и вентиль 7 второго типа;
отсоединить вход капиллярной трубки 5 от вентиля 4 первого типа опорожненного баллона 2;
отсоединить выход отводного трубопровода 6 от входа вентиля 7 второго типа, установленного на емкости 8 с адсорбентом 9, совокупность пор которого заполнены молекулами хладоносителя 3;
подсоединить вход капиллярной трубки 5 с выходом вентиля 4 первого типа нового баллона 2, содержащего хладоноситель 3 под высоким давлением в жидком фазовом состоянии;
подсоединить выход трубопровода 6 с входом вентиля 7 второго типа, установленного на новой емкости 8 с ненасыщенным адсорбентом 9.
Аппарат полностью готов к новому акту использования в комплексе реанимационных мероприятий.
Так как быстродействие аппарата, то есть скорость охлаждения скальпа головы до температуры минус 20-30°С, не более 20-30 сек, что, в свою очередь, позволяет обеспечивать снижение температуры участков коры мозга до 33-34°С за время, не превышающее 5 мин, то практическое применение аппарата, в том числе на транспортных устройствах, не требует какого-либо заблаговременного подключения к электропитанию.
Регенерация отработанного адсорбента, включающая в себя нагрев емкости 8, десорбцию паров хладоносителя 3, их конденсацию, переход в жидкое фазовое состояние и последующую заливку в баллон 2, осуществляется на отдельном стенде (в существо предложенной полезной модели не входит).
Предложенное техническое решение может быть использовано при создании аппаратов нового поколения для реабилитации человека при болезнях, обусловленных нарушениями мозгового кровообращения, отличающихся мобильностью, энергонезависимостью, безопасностью, простотой практического применения, обеспечивающих возможность экстренной реализации управляемой краниоцеребральной гипотермии в самом начале развития болезни, что останавливает разрушение тканей мозга, существенно повышает шансы на полное излечение.