Устройство для гипертермии

Устройство для гипертермии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к медицинской технике и позволяет сократить время осуществления гипертермии и обеспечить по2 30 вишенную безопасность теплового воздействия на пациента за счет наличия контроля и регулирования по температуре поверхности тела пациента. Устройство включает систему увлажнения воздуха в камере 1, содержащую увлажнительный бак 9 с нагревателем 10. Измерение и регулирование влажности осуществляются с помощькк блоков21,20,18,13,15,17,14,16и 12. Блоки 21, 20 и 18 измеряют температуру по сигналам преобразователей температуры соответственно 5 - теплоносителя, 3 - поверхности тела пациента, 7 - мокрого пресл С о 00 00 00 о о Фиг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 61 F 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. (21) 4674798/14 (22) 05.04.89 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (72) И.Г, Мещеринов, А.А. Морозов и Т.К. Давыдова (53) 615.472(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1110451, кл. А 61 F 7/00, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИПЕРТЕРМИИ (57) Изобретение относится к медицинской технике и позволяет сократить время осуществления гипертермии и обеспечить по2!

Ы,, 1688866 А1 вышенную безопасность теплового воздействия на пациента за счет наличия контроля и регулирования по температуре поверхности тела пациента. Устройство включает систему увлажнения воздуха в камере 1, содержащую увлажнительный бак 9 с нагревателем 10, Измерение и регулирование влажности осуществляются с помощью." блоков 21, 20, 18, 13, 15, 17, 14, 16 и 12, Блоки

21, 20 и 18 измеряют температуру по сигналам преобразователей температуры соответственно 5 — теплоносителя, 3 — поверхности тела пациента, 7 — "мокрого" пре1688866 дает сигнал управления блоком 11, включающим или выключающим нагреватель 10 увлажнительного бака 9. Преобразователь 3 температуры поверхности тела служит также для регулирования температуры тела пациента в зависимости от задаваемого блоком 25 значения. 7 ил.

15 обраэователя, учитывающего влажность в камере, Блоки 13, 15 и 17 определяют фактическое и требуемое для исключения испарения пота парциальные давления водяных паров, по которым в блоках 14 и 16 определяется соответствующая им относительная влажность, анализируя которую блок 12 выИзобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам для проведения гипертермии, и может быть использовано в клиниках и больницах при комплексном лечении онкологических и других заболеваний.

Целью изобретения является сокращение времени осуществления гипертермии и обеспечение повышенной безопасности теплового воздействия на пациента.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 -- структурная схема блока измерения температуры; на фиг. 3— структурная схема блока определения парциального давления; на фиг. 4- структурная схема блока определения влажности; на фиг. 5 — структурная схема блока управления нагревателем увлажнителя; на фиг. 6— структурная схема блока контроля температуры; на фиг, 7 -- структурная схема блока регулирования температуры теплоносителя.

Устройство содержит камеру 1 для разMpùåHèÿ туловища пациента, ложемент 2 для пациента, преобразователь 3 температуры поверхности тела пациента (ПТЗ), ректальный преобразователь 4 температуры (ПТ1), преобразователь 5 температуры теплоносителя (ПТ2), кювету 6 с фителем для

"мокрого" преобразователя 7 температуры (ПТ4), вентилятор 8 подачи воздуха в камеру, увлажнительный бак 9, нагреватель 10 увлажнителя, блок 11 управления нагревателем увлажнителя (БУН), блок 12 сравнения влажности (БСВ), блок 13 определения парциального давления водяных паров в прикожном слое пациента (БОПД1), блок

14 определения влажности воздуха в камере (БОВ1); блок 15 определения парциального давления насыщения водяных паров в камере аппарата (ЬОПД2), блок 16 определения влажности, поддерживаемой в камере (БОВ2), блок 17 определения парциального давления водяных паров в камере аппарата (БОПДЗ), блок 18 измерения температуры ПТ4 (ЬИТ4), блок 19 контроля температуры поверхности (БКТЗ), блок 20 измерения температуры ПТЗ (БИТЗ), блок

21 измерения температуры ПТ.". (БИТ?) 20

45 блок 22 контроля температуры теплоносителя (БКТ2), блок 23 контроля ректальной температуры (БКТ1), блок 24 йзмерения температуры ПТ1 (БИТ1), блок 25 задания исходных параметров сеанса гипертермии (БИП), блок 26 регулирования температуры теплоносителя (БРТТ), нагреватель 27 теплоносителя — воздуха (НГ), теплообменник 28, вентилятор 29 забора воздуха из камеры, подголовную опору 30, эталонный резистор 31 (РЭТ), источник 32 опорного напряжения (ИОН), преобразователь 33 температуры (ПТ), измерительный 34 усилитель (ИУ), аналого-цифровой преобразователь 35 (АЦП), схему 36 преобразования сопротивления (СПС), выходной регистр 37, постоянное запоминающее устройство 38 (ПЗУ), входной регистр 39, ПЗУ 40, выходной регистр 41, первый входной регистр 42 (ВХ1). второй входной регистр 43 (ВХ2), первую 44 (СЛ1) и вторую 45 (СЛ2) схемы логарифмирования, устройство 46 вычитания, устройство 47 определения экспоненциальной функциональной зависимости (УЭ), усилитель 48, коммутирующий элемент 49 (КЭ), входной регистр 50, дешифратор 51, формирователь 52 тока, матричный светодиодный индикатор 53 (МСИ), первый блок 54 определения температуры теплоносителя (БОТТ1), четвертый блок 55 сравнения (БС4), первый блок 56 сравнения (БС1), второй блок 57 определения температуры теплоносителя (БОТТ2), пятый 58(БС5), второй 59 (БС2) и третий 60 (БСЗ) блоки сравнения, блок 61 сопряжения с нагревателем (6CH) и блок 62 управления нагревателем (БУН).

Кроме того, на фиг. 1-7 обозначены заданный уровень гипертермии Т,,, температура ректального ПТ Tr, граничный уровень температуры поверхности туловища пациента Т», температура поверхности туловища пациента Т,. граничный уровень температуры теплоносителя Т«. температура теплоносителя Ть температурный уровень начала поддержания заданного уровня гипертермии Тд,, температура теплоносителя, определенная по ректальному

RT, 1i,, температура теплоносителя, опреде1688866 ленная по поверхностному ПТ, Т,, парци- значений температур Т„,, Т„, Т о, Т0 они, альное давление водяных паров в прикож- при нажатии соответствующей вводимому ном слое пациента Ps, парциальное параметру функциональной клавиши, фикдавление насыщения водяных паров в ка- сируются в одном из выходных регистров и мере аппарата Рь парциальное давление 5 поступают на входы БРТТ26. водяных паров в камере аппарата Р . БИТ1 24, БИТ2 21, БИТЗ 20 и БИТ4 18 могут быть выполнены по одной и той же

Устройство содержит камеру 1, в кото- схеме, представленной на фиг. 2, рой на ложементе 2 находится пациент. На БИТ предназначен для измерения и выповерхности туловища пациента установ- 10 дачи значений температуы в местах устален преобразователь 3 температуры, преоб- новки ПТ1 4, ПТ2 5, ПТЗ 3 и ПТ4 7, разователь 4 температуры установлен в В состав БИТ входит источник 32 опорпрямой кишке. пациента. Преобразователь ного напряжения, РЭТ 31, ИУ 34, АЦП 35, 5температуры установлен на входе воздуш- схема преобразования значения напряженого потока в камеру 1, рядом, установлена 15 ния на преобразователе температуры ПТ в кювета 6 с фитилем, обеспечивающим сма- температуру СПС 36, включающая в себя чивание "мокрого" преобразователя 7 тем- ПЗУ 38 и выходной регистр 37. С ИОН 32 пературы. Нагнетание воздуха в камеру 1 через Эталонное сопротивление РЭТ 31 на обеспечивается вентилятором 8, а забор из ПТ 33 подается опорное напряжение. Падекамеры — вентилятором 29. Последний 20 ние напряжения на преобразователе посоединен воздуховодом с теплообменни- ступает на ИУ 34, с выхода которого ком 28, который содержит нагреватель 27, напряжение, пропорциональное сопротивобеспечивающий поддержание требуемой лению ПТ 33, подается на вход АЦП 35. С температуры. Теплообменник 28 соединен выхода АЦП 35 цифровой код, соответствв оздуховодом с увлажнительным баком 9, 25 ющий сопротивлению flT 33, подается на содержащим нагреватель 10. За увлажни- ПЗУ 38 схемы СПС 36, Данные из ПЗУ 38 тельным баком 9 установлен вентилятор 8, фиксируются в выходном регистре 37. В соединенный воздуховодом (не показан) с ПЗУ 38 записана зависимость температуры обьемом камеры 1, Нагреватель 27 соеди- от падения напряжения нэ сопротивлении нен с выходом БРТТ 26, первый, второй 30 ПТ 33. Вид зависимости определяется дополнительный, третий дополнительный, функциональной связью сопротивления четвертый дополнительный входы которо- терморезистора,ПТЗЗ от температуры и поro соединены соответственно с первым, следовательным способом подключения ПТ первым дополнительным, вторым допол- 33 к входным цепям БИТ через Р3Т 31 и нительным, третьим дополнительным вы- 35 описывается формулой ходами БИП 25, пятый дополнительный вход БРТТ 26 соединен с выходом БИТ1 24 1 и с входом БКТ1 23, вход БИТ1 24 соединен с ПТ1 4, второй вход БРТТ 26 соединен В 4 (Ro Uon)+To с выходом БИТ2 21 и с входами БКТ2 22 и . 40

БОПДЗ 17. Вход БИТ2 21 соединен с ПТ2 5. где В, Ro — параметры экспоненты, опредеервый дополнительный вход БРТТ 26 сое- ляющей зависимость сопротивления ПТ от динен с выходом БИТЗ 20, а также с входами температуры;

БКТЗ 19 и БОПД1 13. Вход БИТЗ 20 соеди- . R T — сопротивление эталонного резинен с ПТЗ 3. Преобразователь ПТ4 7 соеди- 45 стора; нен с входом БИТ4 18, выход которого U — падение напряжения на ПТ;

U« — значение опорного напряжения

БОПД1 13 соединен с первым входом БОВ1 БИТ;

14. Выход БОПД2 15 соединен с вторым Т вЂ” значение темпе а входом БОВ1 14 и первым входом БОВ216. 50 293,15 К; а второй вход БОВ2 16 соединен с выхо ом соединен с выходом T> — значение температуры, равное

БОПДЗ 17. Выход БОВ1 14 соединен с пер- 273,15 К; вым входом БСВ 12. а выход БОВ2 16 — с . с — результат, С. альнейшая о ра отка информации вевторым входом БСВ 12, выход которого со- Дальнейшая обработ единен с входом БУН 11, к выходу которого 55 дется в цифровых кодах. подключен нагреватель 10 увлажнительно- Блоки определе локи определения парциального давления БОПД1 13, БОПД2 15, БОПДЗ 17 моБИП 25 может состоять из цифровых и гут быть выполнены по одинаковой схеме, функциональных клавиш и выходных реги- представленной на фиг. 3. стров. После набора на цифровых клавишах

1688866

10 оборот.

25

35 паров в ней

55

БОПД предназначен для определения значения пэрциального давления водяных паров, насыщающих воздух при измеренной температуре.

Устройство выполнено на базе ПЗУ 40, в которое заключена функциональная зависимость парциал ьных давлений водяных паров, насыщающих воздух, от его температуры.

БОПД также включает входной 39 и выходной 41 регистры, При подаче на вход

БОПД кода, соответствующего измеренной температуре, на выходе формируется код, соответствующий давлению насыщения водяных паров в воздухе, Входным сигналом

БОПДЗ 17 является код температуры теплоносителя Ть а выходным — давление насыщения водяных паров Pi в камере 1 аппарата. Входным сигналом БОПД2 15 является код температуры мокрого термометра Т>, а выходным — парциальное давление водяных паров Р в камере 1 аппарата, Входным сигналом БОПД1 13 является код температуры поверхности тела пациента Т, а выходным — код, соответствующий давлению насыщения в прикожном слое пациента Р .

Блоки определения влажности БОВ1

14 и БОВ2 16 могут быть выполнены по одной и той же схеме, представленной на фиг, 4, БОВ предназначен для определения относительной влажности воздуха по парциальным давлениям водяных паров и состоит из двух входных регистров 42 и 43, двух схем

44 и 45 логарифмирования, устройства 46 вычитания-и устройства 47 вычисления экспоненты. Сигналы Ps u Pw от блоков БОПД1

13 и БОПД2 15 поступают на входы 1 и 2

БОВ1 14, а сигналы Р и Р от БОПД2 15 и

БОПДЗ 17 поступают на входы 1 и 2 БОВ2

16 (фиг, 1). В блоке БОВ коды поступают на входные регистры БХ1 42, ВХ2 43, затем на схемы логарифмирования СЛ1 44, СЛ2 45, выполненные на базе ПЗУ. Из выходных кодов схем логарифмирования в устройстве вычитания 46 формируются разности

Ln(Ps) Ln(Pw) и Ln(Pw) — Ln(Pt). С выхода устройства вычитания сигналы подаются на вход устройства вычисления экспоненты УЭ

47, выполненное на базе ПЗУ. В результате на выходе БОВ1 14 присутствует код расчетной относительной влажности, соответствующей граничному условию исключения испарения пота с поверхности тела пациента (Ps/Ðw), а на выходе БОВ2 16 — код действительной относительной влажности в камере аппарата (Р /Р ).

Блок 12 сравнения влажности предназначен для сравнения цифровых кодов.

Код расчетной относительной влажности, которая должна быть в камере аппарата, поступает на первую группу входов схемы сравнения, входящей в состав БСВ

12, а код, соответствующий действительной относительной влажности воздуха в камере аппарата, — на вторую группу входов схемы сравнения. При превышении расчетной влажности действительной на выходе схемы формируется сигнал высокого уровня, и наБУН 11 п редназначен для подкл ючения к электросети нагревателя увлажнителя 10 воздуха и может быть выполнен по схеме, представленной на фиг. 5.

БУН 11 состоит из усилителя 48 и коммутирующего элемента КЭ 49. Сигнал с выхода БСВ 12 поступает на усилитель 48, где преобразуется до необходимой для управления КЭ 49 мощности. С выхода усилителя сигнал поступаетнауправляющий вывод КЭ

49, представляющего собой полупроводниковый управляемый тиристор, Ток, проходящий через тиристор, является выходным сигналом БУН 11, Увлажнитель воздуха предназначен для генерации и смешивания водяных паров с воздухом, поступающим в камеру 1 аппарата и состоит из увлажнительного бака 9 и нагревателя 10. При протекании тока от БУН

11 на нагревателе выделяется тепловая энергия, необходимая для испарения воды.

Влажный пар поступает в камеру аппарата, повышая парциальное давление водяных

Блоки контроля температуры БКТ1.23.

БКТ2 22, БКТЗ 19 можно выполнить по одной и той же схеме (фиг. 6).

БКТ предназначены для индикации цифрового значения температуры, измеренной блоками БИТ, и состоят из входного регистра 50, дешифратора 51, формирователя тока 52 и матричного светодиодного индикатора МСИ 53.

Цифровой код с выходов БИТ 18, 20. 21 и 24 через входной регистр 50 подается на дешифратор 51, где преобразуется после предварительного усиления в формирователе тока 52 в вид, необходимый для управления МСИ 53, Блок 26 регулирования температуры теплоносителя предназначен для поддержания заданной температуры воздуха. поступающего в камеру аппарата, и содержит два устройства обработки кодов температуры теплоносителя БОТТ1 54 и

БОТТ2 57, пять схем сравнения БС1 56, БС2 59, БСЗ 60 БС4 55 и БС5 58, выполненных по аналогии с БСВ, устройство сопря1688866

10 жения с нагревателем БСН 61 и элемент. После включения напряжения питания управления нагревателем EYH 62. вентиляторы 8 и 29 обеспечивают циркуляНа вход устройства БОТТ1 54 поступа- цию воздуха через камеру 1. В блок БИП 25 ют значения двух температур Тго и Тг. Вхо- вводятся исходные параметры сеанса гидащая в состав БОТТ1 схема вычитания 5 пертермии T

<, Т1О, Tdг, Сигналы с ïðåформирует разность Т о и Тг, которая пода- образователей 3 — 5 и 7 температуры ется на вход ПЗУ, где записана функцио- поступают на соответствующие блоки 20, нальная зависимость температуры 24, 21 и 18 измерения температуры,С выхотеплоносителя от разности заданной и из- дов блоков 20, 24, 61 значения температур меренной ректальных температур вида 10 Tr, Ts, Tt поступают для индикации на соотK*P

В результате определяется значение включаетили выключаетнагреватель27, что

TtrTro+K*(Tro Tr), которое с выхода БОТТ1 15 обеспечивает путем изменения температу54 поступает на одни из входов блока срав- ры воздуха в камере 1 поддержание заданнения БС4 55, а на другие входы поступает ного уровня гипертермии пациента. измеренная температура теплоносителя Tt. Температура Т, подается на вход

При выполнении условия Ttr >Tt на выходе БОПД1, Т вЂ” на вход БОПДЗ Т вЂ” на в о

Б 4

С 55 формируется сигнал высокого уров- 20 БОПД 2. После определения парциальных ня, поступающий наодин из входов БСН 61. давлений водяных паров в БОПД1 13, На входы блока БС1 56 поступают сигналы БОПД2 15, БОПДЗ 17 находятся требуемая

Т„И Тдг, ПрИ ВЫПОЛНЕНИИ уСЛОВИя Tr>Tdr На ИдвйСтВИтЕЛЬНая ОтНОСИтЕЛЬНЫЕ ВЛажНОСтИ выходе БС1 56 формируется сигнал высоко- в БОВ1 14 и БОВ2 16, При превышении требуго уровня, поступающий на второй вход 25 емой влажностидействительной БСВ 12 выБСН 61. дает сигнал, который, поступая на БУН 11, На вход устройства БОТТ2 57 поступа- включает нагреватель 10, расположенный в ют значения Т и Т . Устройство БОТТ2. увлажнительном баке 9. Вода начинает исвыполняетфункции, аналогичные функциям паряться, пары смешиваются с поступаюБОТТ1, за исключением того, что коэффици- 30 щим от теплообмен ника 28 воздухом, ент К=15,8, На выходе БОТТ2 формируется повышая его влажность. В момент, когда значение температуры теплоносителя Т,. действительная влажность в камере 1 прекоторое подается на один из входов блока высит требуемую, БСВ 12 выдает сигнал, сравнения БС5 58, а на другой вход этого выключающий нагреватель 10. Затем проблока подается i измеренное значение Tt. 35 цесс при изменении влажности в камере

При выполнении условия Tts > Tt на выходе повторяется..

БС5 58 формируется сигнал высокого По истечении времени поддержания зауровня, который подается на третий вход данного уровня гипертермии пациента в

БСН 61, Температуры Т о и Т> подаются на БИП 25 вводятся параметры Т о, Т о, соотвходы блока сравнения БС2 59, на выходе 40 ветствующие нормальной температуре пакоторого при выполнении условия T„> Т8 циента. Устройство для гипертермии формируется сигнал высокого уровня, по- снижает температуру организма до введендаваемый на четвертый вход БСН 61. На ных значений, послечегопитаниеустройствходы БСЗ 60 подаются значения темпе- ва отключается. На этом сеанс гипертермии ратур теплоносителя Т1 и Т<о, При выпол- 45 заканчивается. нении условия Т о> Т на выходе БСЗ формируется сигнал высокого уровня, пода- Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я ваемый на пятый вход БСН 61. Устройство для гипертермии, содержаСигнал, подаваемый на второй вход щее камеру для размещения туловища паБСН 61, определяет по какой из температур 50 циента, нагреватель теплоносителя, Т 1гилиТ производится регулированиетем- соединенный с выходом блока регулирова- . пературы теплоносителя, Сигналы на вхо- ния температуры теплоносителя, первый дах4и 5 EiCH 61 осуществляют ограничение вход которого соединен с выходом блока температуры теплоносителя, Выходным задания исходных параметров, ректальный сигналом БСН 61 является сигнал, опреде- 55 преобразователь температуры, соединенляющий будет ли включен или выключен ный с входом первого блока измерения темнагреватель, что осуществляет БУН 62 ана- пературы, выход которого соединен с первым блоком контроля температуры, преУстройство работает следующим абра- образователь температуры теплоносителя, зом. соединенный с r ходом второго блока изме1688866

12 рения температуры, выход которого соединен с вторым блоком контроля температуры и вторым входом блока регулирования температуры теплоносителя, вентилятор, о тл и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью сокращения времени осуществления гипертермии и обеспечения повышенной безопасности теплового воздействия на пациента, в него введены преобразователь температуры поверхности тела, "мокрый" преобразователь температуры, третий и четвертый блоки измерения температуры, третий и четвертый блоки измерения температуры, третий блок контроля температуры, первый, второй и третий блоки определения парциального давления, первый и второй блоки определения влажности, блок сравнения влажности, блок управления увлажнителем и увлажнитель, при этом преобразователь температуры поверхности тела соединен с третьим блоком измерения температуры. выход которого соединен с третьим блоком контроля температуры, с первым дополнительным входом блока регулирования температуры теплоносителя и входом первого блока определения парциального давления, выход которого соединен с первым входом первого блока определения влажности, выход второго блока измерения температуры соединен с входом третьего блока определения парциального давления, выход кото5 рого соединен с вторым входом второго блока определения влажности, "мокрый" преобразователь температуры соединен с входом четвертого блока измерения температуры, а его выход соединен с входом вто10 рого блока определения парциального давления, выход которого соединен с вторым входом первого блока определения влажности и первым входом второго блока определения влажности. выходй первого и

15 второго блоков определения влажности соединены с первым и вторым входами блока сравнения влажности, выход которого соединен с входом блока управления увлажнителем, а его выход соединен с нагревателем

20 увлажнителя, первый, второй и третий дополнительные выходы блока задания исходных параметров, а также выход первого блока измерения температуры соединены соответственно с вторым, третьим, четвер25 тым и пятым дополнительными входами блока регулирования температуры теплоносителя.

1688866

1688866

Составитель Л. Гохштейн

Текред М.Маргентал Корректор T. Колб

Редактор И. Шмакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101

Заказ 3761 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5