Способ подогрева инфузионных и трансфузионных препаратов, а также промывочных жидкостей. Термостат для осуществления способа
METHOD FOR HEATING INFUSION AND TRANSFUSION PREPARATIONS, WASHING FLUIDS, THERMOSTAT FOR IMPLEMENTATION OF METHOD

Группа изобретений может найти применение при подогреве инфузионных сред, используемых в хирургии, реанимации и терапии.
Известен способ подогрева промывочных жидкостей, инфузионных и трансфузионных препаратов электрическими аппаратами. Теплоту к потоку жидкой медицинской среды подводят через стенку трубки обогреваемого участка инфузионной системы или через стенку гибкой одноразовой кассеты. Используют подогревающие аппараты, вовсе не имеющие, или имеющие упрощенную защиту от теплопотерь.
Наиболее близкими аналогами заявленным изобретениям являются два взаимосвязанных объекта. Это - аппарат Astotherm plus [1], а также способ подогрева инфузионных и трансфузионных сред, осуществляемый при его эксплуатации. Посредством рассматриваемого аппарата указанные медицинские среды подогревают до 36, 39, 41 или 43°С. Аппарат Astotherm plus содержит защитный термоизоляционный рукав и электрический нагреватель, который встроен в держатель обогреваемого участка трубки инфузионной системы. Трубка укладывается в спиральную канавку держателя - ее витки находятся в пространстве между электрическим нагревателем и термоизоляционным рукавом. Заданная температура поддерживается микропроцессором, а отражается на буквенно-цифровом дисплее. Микропроцессор и дисплей существенно удорожают аппарат Astotherm plus, но безопасности лечебных процедур не обеспечивают. Как и любая сложная электроника, они могут выйти из строя, вдобавок к этому, дисплей отвлекает внимание медицинского персонала.
Термоизоляционный рукав аппарата Astotherm plus обогреваемый участок одноразовой инфузионной системы от теплопотерь защищает только отчасти. Свидетельство тому - мощность электрического нагревателя аппарата, составляющая 450 ватт. Это на порядок больше количества энергии, необходимой для подогрева препарата до заданной температуры.
Известен аппарат Ranger [2], позволяющий кровь и промывочные жидкости, применяемые в хирургической практике, подогревать до 41°С. Аппарат Ranger содержит встроенный электрический нагреватель, управляемый микропроцессором, и буквенно-цифровой дисплей. В корпусе аппарата предусмотрен отсек, в который помещается гибкая одноразовая кассета. Тепловая защита гибкой одноразовой кассеты отсутствует.
Длина необогреваемого участка трубки инфузионной системы, заканчивающегося иглой для венепункции, у аппарата Astotherm plus составляет 1,3, а у аппарата Ranger - 2,3 метра. При внешнем диаметре трубок 4,0 миллиметра, объем заключенного в них препарата равен 10,4 и 18,5, а при диаметре 6,8 миллиметра достигает 36,7 и 65,0 миллилитров. Каждая процедура инфузионной терапии начинается с вливания в кровь пациента указанных объемов холодных медицинских сред. При низкой температуре окружающего пространства такое начало инфузии крайне нежелательно.
Интенсивность охлаждения препарата на необогреваемом участке трубки инфузионной системы зависит от его скорости и параметров окружающего воздуха. Если препарат вводят интенсивно, он охлаждается незначительно, а при низкой скорости инфузии его температура снижается на несколько градусов. Поэтому аппарат Astotherm plus оснащен «изолирующей оболочкой», защищающей конечный участок трубки, а аппарат Ranger применяют только при высоких и средних скоростях инфузии.
На рынке медицинской техники представлено несколько моделей дешевых электрических подогревающих устройств с упрощенной управляющей электроникой. Такие аппараты используются исключительно при низких скоростях инфузии. Медицинские учреждения предпочитают приобретать универсальные аппараты, что повышает стоимость процедур.
В системе Hotline [3] энергия электрического нагревателя передается теплоносителю, в качестве которого используется вода. Теплая вода омывает центральный канал одноразовой трехходовой магистрали. Средний канал магистрали подсоединен к напорному насосу, а наружный - к сосуду с водой, оборудованному электрическим нагревателем. Системой Hotline инфузионные и трансфузионные препараты, а также промывочные жидкости подогревают до 38, 40 или 42°С. Эта система не имеет управляющего микропроцессора, а вместо буквенно-цифрового дисплея применены светодиоды. Тепловая защита трехходовой магистрали не предусмотрена. В полостях системы Hotline возможно размножение болезнетворных бактерий, поэтому она нуждаются в периодической дезинфекции.
Любая процедура вливания препарата, подогреваемого известным способом, небезопасна для пациентов. Угрожающая ситуация возникает при аварии в электрической сети или при отказе электроники подогревающего аппарата. Риск повышается, если препарат, изначально имеющий низкую температуру, вливают с большой скоростью. Продолжение такой процедуры может закончиться «непреднамеренной» гипотермией.
Все известные подогревающие аппараты излучают электрические импульсы. Поэтому они имеют удорожающую их встроенную защиту от фибрилляции. Сетевой шнур любого из таких аппаратов усложняет санитарную обработку, а также затрудняет доступ медицинского персонала к пациенту. Защита от фибрилляции и электрический шнур потенциально опасны для пациентов и медицинского персонала - рано или поздно они выйдут из строя.
Известен термостат [4] - прибор, предназначенный для исследования в изотермических условиях физических и химических свойств веществ. Термостатом называется тщательно изолированный от окружающего пространства сосуд, имеющий полость, заполненную теплоносителем. Исследуемое тело, помещенное в рабочий отсек термостата, находится в тепловом контакте с теплоносителем и имеет его температуру. Изотермические условия в таком термостате поддерживает встроенный электрический нагреватель с прецизионным терморегулятором. Электрический нагреватель термостата другого типа используют иначе - им расплавляют теплоноситель. После расплавления теплоносителя электрический нагреватель выключается. Стабильность температуры в термостате второго типа обеспечивается за счет теплоты, высвобождаемой при кристаллизации теплоносителя. В таких термостатах используется эффект, имеющий место при осуществлении фазовых переходов первого рода. Температура системы, в которой происходит агрегатное превращение вещества, не изменяется вплоть до завершения перехода.
По сути, аппарат Astotherm plus является простейшим проточным термостатом со встроенным электрическим нагревателем непосредственного действия. Аппарат Astotherm plus и термостат имеют элементы с одинаковым назначением: теплоизоляцию и прецизионный терморегулятор. Отличаются они тем, что первый из них поддерживает заданную температуру потока жидкости, а второй - температуру тела, находящегося в стационарных условиях.
Заявленная группа изобретений направлена на разрешение проблем, возникающих при применении подогретых промывочных жидкостей, инфузионных и трансфузионных препаратов. Это, во-первых, отвлекающая персонал необходимость контроля над подогревающим устройством. Во-вторых, - это недостаточно высокая лечебная и экономическая эффективность использования перечисленных сред. В-третьих, - это имеющая место вероятность причинения вреда пациентам и персоналу.
Разрешение указанных проблем сводится к решению двух технических задач, связанных единым изобретательским замыслом.
Первая из поставленных задач решена путем усовершенствования известного способа подогрева промывочных жидкостей, инфузионных и трансфузионных препаратов.
Общим у известного и предложенного способов является то, что при обогреве теплоизолированного участка одноразовой инфузионной системы применяют электрический нагреватель.
Новое в предложенном способе заключается в том, что используют электрический нагреватель, находящийся вне подогревателя. В качестве подогревающего устройства применяют проточный термостат. Проточный термостат имеет стационарную часть, установленную около пациента, а также съемную часть. Стационарная часть включает держатель обогреваемого участка инфузионной системы, а съемная часть выполнена с замкнутой полостью, заполненной теплоносителем.
Осуществляя способ, заблаговременно съемную часть проточного термостата сдвигают со стационарной части и надвигают на электрический нагреватель. Электрическим нагревателем расплавляют теплоноситель, а впоследствии проточный термостат собирают. Посредством проточного термостата обогреваемый участок инфузионной системы изолируют от окружающего пространства. Одновременно с этим обеспечивают тепловой контакт потока медицинской среды с затвердевающим теплоносителем.
Новым является также то, что расплавленный теплоноситель перегревают на 3-5 градусов. При осуществлении такой версии способа обогреваемый участок инфузионной системы вводят в тепловой контакт с расплавленным теплоносителем. Этот прием позволяет сократить время выравнивания теплового режима в рабочем пространстве проточного термостата.
Новое заключается еще и в том, что до начала процедуры обогревают участок одноразовой трубки инфузионной системы, заканчивающийся иглой для венепункции.
Вторая техническая задача решена путем устранения недостатков устройства, выбранного в качестве наиболее близкого аналога.
Общим у аналога и заявленного устройства является то, что они содержат теплоизолированный держатель обогреваемого участка одноразовой инфузионной системы и электрический нагреватель.
Предложенное устройство от аналога отличает то, что держатель выполнен в виде участка стационарной части проточного термостата, закрепляемой около пациента. Съемная часть проточного термостата содержит замкнутую полость, заполненную теплоносителем.
При этом используется теплоноситель, имеющий температуру плавления, выбранную в пределах от 25 до 45°С.
Электрический нагреватель, предназначенный для расплавления теплоносителя, находится вне проточного термостата.
Достигаемый технический результат заключается в следующем.
1. Повышена лечебная эффективность применения подогретых промывочных жидкостей, инфузионных и трансфузионных препаратов. Указанное преимущество обеспечивают два приема, неизвестные из предшествующего уровня техники. Во-первых, - это перегрев расплавленного теплоносителя на 3-5 градусов. Такой прием позволяет сократить до минимума период стабилизации температуры в рабочем пространстве проточного термостата. Во-вторых, - это заблаговременный нагрев находящегося со стороны пациента участка трубки заполненной инфузионной системы. Любая процедура начинается с вливания уже подогретого препарата, что важно при низкой температуре окружающего воздуха. Кроме того, становятся невозможными отказы подогревателя во время процедур и «непреднамеренная» гипотермия.
2. Повышена экономическая эффективность использования подогреваемых промывочных жидкостей, инфузионных и трансфузионных препаратов. Применение проточного термостата, тщательно изолированного от окружающего пространства, позволяет свести к минимуму тепловые потери. Теплота, выделяющаяся в процессе фазового перехода, поглощается только подогреваемой медицинской средой. Этим минимизируется расход электрической энергии. Предложенный проточный термостат имеет простую конструкцию, сложная электроника не используется. При серийном производстве цена устройства будет в несколько раз ниже стоимости существующих универсальных подогревающих аппаратов.
3. Предложенное устройство относится к категории универсальных подогревателей. Им можно нагревать любые инфузионные и трансфузионные среды, а также промывочные жидкости, поступающие к пациенту с высокой, средней или низкой скоростью. Изменение скорости препарата приводит к соразмерному росту (снижению) количества поглощаемой им теплоты. Как следствие, соответственно ускоряется (замедляется) скорость процесса затвердевания теплоносителя. До тех пор, пока продолжается фазовый переход, температура препарата, поступающего к пациенту, измениться не может.
4. Обеспечена безопасность пациентов. Операции и процедуры инфузионной терапии не прерываются при авариях в электрической сети. Проточный термостат не имеет управляющей электроники, которая может отказать, а выход из строя системы, контролирующей температуру, не опасен. Проточный термостат не излучает электрических импульсов, поэтому фибрилляция невозможна. Отсутствие провода, связывающего проточный термостат с электрической сетью, облегчает доступ к пациенту, что важно в критических ситуациях.
5. Созданы комфортные условия для медицинского персонала - отпадает необходимость контроля над температурой инфузионной среды. Проточный термостат практически мгновенно и безотказно реагирует на любые изменения скорости инфузии. Температура потока подогретой среды всегда постоянна. Санитарная обработка проточного термостата и электрического нагревателя - обычная.
6. Обеспечена безопасность медицинского персонала. Достигается это, во-первых, за счет того, что электрический нагреватель к питающей сети подключен через понижающий трансформатор. Во-вторых, оболочки проточного термостата выполняют функции экранов для электромагнитных импульсов, излучаемых электрическим нагревателем. В-третьих, устройство не содержит веществ, опасных для здоровья. В-четвертых, проточный термостат не имеет электрического шнура питания, что исключает возможность причинения вреда персоналу.
Все материалы, из которых изготовлен подогреватель, пригодны для повторного использования.
Предложенное устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен инфузионный штатив с инфузионной системой и проточным термостатом; на фиг. 2 - фрагмент блока электрических нагревателей; на фиг. 3 - продольное сечение проточного термостата в сборе; на фиг. 4 - продольное сечение съемной части проточного термостата; на фиг. 5 - стационарная часть проточного термостата, содержащая держатель обогреваемого участка трубки инфузионной системы.
Заявленное устройство включает проточный термостат, имеющий съемную 1 и стационарную 2 части. Съемная часть 1 проточного термостата (фиг. 1 - фиг. 4) выполнена в виде теплоизолированного сосуда (фиг. 3, фиг. 5) с вакуумной теплоизоляцией. Вместо вакуума может быть использован синтетический материал с низкой теплопроводностью. Стационарная часть 2 имеет отсек 3 для платы схемы контроля температуры препарата, а на ее внешней поверхности предусмотрена площадка 4 со светодиодами (на чертежах не показаны). Стационарная часть 2 выполнена с отверстием 5 (фиг. 3, фиг. 5), предназначенным для прохода трубки 6 обогреваемого участка инфузионной системы. Стационарная часть 2 закреплена на стойке инфузионного штатива 7 (фиг. 1, фиг. 3, фиг. 5), установленном около пациента. Съемная часть 1 проточного термостата содержит герметичную полость, заполненную теплоносителем 8. В качестве теплоносителя применен сплав высокомолекулярных веществ. Состав сплава зависит от назначения подогревателя. Так, если инфузию необходимо проводить в гипотермическом режиме, используют теплоноситель 8, расплавляемый при 27°С (или при более низкой температуре). В других случаях применяется теплоноситель 8, температура плавления которого находится в пределах 36-45°С. Участок стационарной части 2, размещенный в полости съемной части 1, выполняет функции держателя 9 трубки 6 обогреваемого участка инфузионной системы. Держатель 9 представляет собой отрезок цилиндрической трубы с продольным пазом 10, отверстиями 11 и спиральной канавкой на внешней поверхности. В соответствии с установившейся практикой, наружный диаметр трубки 6 инфузионной системы равен 6,8 или 4,0 миллиметра, а длина - 5,7 или 4,9 метра. В качестве обогреваемого участка инфузионной системы может служить гибкая одноразовая кассета (на чертежах не показана). В состав предложенного устройства входит электрический нагреватель. Электрический нагреватель состоит из элементов 12 обособленного блока, находящегося вне проточного термостата. Элементы 12 (фиг. 2), установленные на столе 13, подсоединены к понижающему трансформатору, подключаемому к сети и отключаемому от нее простейшей автоматикой. Кроме перечисленных частей устройство содержит одноразовый «пассивный» теплоизолирующий чехол (на чертежах не показан). Чехол защищает от тепловых потерь участок инфузионной трубки, находящийся между проточным термостатом и пациентом. Используют чехол при небольших скоростях инфузии, а также при низкой температуре окружающего пространства.
Предложенный способ осуществляют следующим образом. Участок трубки 6 инфузионной системы с иглой для венепункции на конце, а также обогреваемый участок трубки 6 продевают в отверстие 5 стационарной части 2 проточного термостата. Трубку 6 укладывают в спиральную канавку держателя 9 (фиг. 5), затем заполняют инфузионную систему. Не менее чем за 5 минут до начала процедуры инфузионной терапии съемную часть 1 подогревателя переносят к столу 13 элементов 12 электрических нагревателей (фиг. 2). Съемную часть 1 проточного термостата надвигают на элементы 12 одного из электрических нагревателей. Затем расплавляют теплоноситель 8, расплав перегревают на 3-5 градусов, а впоследствии съемную часть 1 переносят к инфузионному штативу 7 и надвигают на стационарную часть 2. В собранном проточном термостате оба обогреваемых участка инфузионной системы вступают в теплообмен с теплоносителем 8. Температура охлаждающегося расплава уменьшается на 3-5°С, а температура в рабочей полости проточного термостата соответственно повышается. К началу процесса затвердевания теплоносителя тепловой режим стабилизируется. О готовности устройства к использованию свидетельствует зеленый светодиод. Перед процедурой инфузионной терапии проточный термостат разбирают и с держателя 9 сматывают 1,3 метра трубки 6, заканчивающейся иглой для венепункции. После этого проточный термостат снова собирают, производят венепункцию и устанавливают заданную скорость инфузии. Препарат до заданной температуры нагревают за счет теплоты, выделяющейся в процессе затвердевания теплоносителя 8. Тепловой режим в рабочем отсеке съемной части 1 проточного термостата выравнивают воздухом, циркулирующим через отверстия 11. В процессе инфузии количество твердого теплоносителя 8 в проточном термостате постепенно увеличивается. Однако температура участников теплообмена не изменяется. Об окончании процесса затвердевания теплоносителя предупреждают звуковой сигнал и свет желтого светодиода. Если процедуру необходимо продолжить, на стационарную часть 2 надвигают съемную часть 1 другого проточного термостата, содержащую расплавленный теплоноситель 8.
Наилучшим образом группа изобретений может быть использована в реанимации, хирургии, акушерстве, гинекологии, при лечении инфекционных болезней, в терапии и ветеринарии.
Перечень цитируемых источников информации
1. http://www.altaide.ru/index.php?menu=stihler&pid=3.
2. http://www.delrus.com/index.php?part_name=good&g_id=576.
3. http://levellhotline.com/pdf/TM194849GL-042014_HOTLINE_white_paper.pdf
4. Физический энциклопедический словарь. Главный редактор А.А. Прохоров. М., Советская энциклопедия, 1984.