Термоэлектрическое устройство для локальной гипотермии спинного мозга

Термоэлектрическое устройство для локальной гипотермии спинного мозга

Реферат

Изобретение относится к области медицины, может быть использовано в нейрохирургии и предназначено для лечения травм и заболеваний спинного мозга.

Гипотермия спинного мозга, осуществляемая в процессе оперативного вмешательства, по мнению многих авторов, позволяет снизить отек спинного мозга во время охлаждения, уменьшить кровотечение в операционной ране, что существенно облегчает течение оперативного вмешательства и улучшает послеоперационный исход больных.

Известно устройство для локальной гипотермии спинного мозга и прилегающих тканей [1], содержащее корпус с каналом для прохождения хладагента и патрубками для его подвода и отвода, выполненный из титана в форме криволинейно изогнутого теплоотводящего ребра, поверхности которого образованы пересечением двух окружностей одного радиуса с межцентровым расстоянием, равным 1/4-1/5 радиуса, и с фиксационными отверстиями на выпуклой поверхности корпуса.

Указанное устройство обладает рядом недостатков, а именно: недостаточной точностью регулировки температуры теплоотводящего ребра, связанной с невозможностью точной регулировки температуры охлаждающей его жидкости; инерционностью процесса в результате использования жидкого хладагента; стационарной длиной устройства, что делает его использование недостаточно удобным в связи с возможностью варьирования длины операбельного участка.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности задания и регулировки температуры теплоотводящего ребра в процессе оперативного вмешательства, позволяющего варьировать длину устройства благодаря секционной конструкции.

Для достижения этой цели предлагается устройство с сегментарной сборной конструкцией, каждый сегмент которого содержит теплоотводящее ребро, прилегающее к тканям операционной раны. Ребро представляет собой тепловую трубу, выполненную из меди с титановым покрытием, полость которой имеет слой капиллярно-пористого материала и заполнена теплоносителем, а также имеет прямую и криволинейно изогнутую части. Система изменения температуры теплоотводящего ребра состоит из полупроводникового термоэлектрического модуля, имеющего индивидуальное питание от источника тока, управляющее воздействие на который формируется блоком управления в соответствии с сигналами, поступающими от термопары, расположенной в криволинейно изогнутой части теплоотводящего ребра, и жидкостного теплообменника, который охлаждает горячий спай полупроводникового термоэлектрического модуля.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Устройство состоит из сборных сегментов. Каждый сегмент содержит теплоотводящее ребро 1, представляющее собой тепловую трубу, выполненную из меди с титановым покрытием. Внутренняя полость теплоотводящего ребра 1 покрыта слоем 2 капиллярно-пористого материала. Теплоотводящее ребро 1 состоит из изогнутой части 3 и прямой части 4. Прямая часть 4 находится в тепловом контакте с холодным спаем 5 полупроводникового термоэлектрического модуля 6. Горячий спай 7 термоэлектрического модуля 6, в свою очередь, находится в тепловом контакте с высокотеплопроводным жидкостным теплообменником 8, совпадающим по площади с горячим спаем 7. Теплообменник 8 имеет канал 9 для прохождения по нему охлаждающей жидкости (это может быть и проточная вода) и штуцеры 10 для подключения к нему гибких шлангов. Изогнутая часть 3 теплоотводящего ребра 1 выполнена с определенным для аналога устройства [1] радиусом окружности 80 мм и имеет термопару 11, сигналы с которой поступают на вход блока управления 12, выход последнего связан с входом источника тока 13, который питает полупроводниковые термоэлектрические модули 6. Теплоотводящее ребро 1 каждого сегмента содержит фиксационные отверстия 14 для крепления устройства к тканям организма и ушки с отверстиями 15 по боковым граням теплоотводящего ребра 1 для пропускания стержня 16 при стягивании сегментов.

Принцип работы предлагаемого устройства следующий.

Перед началом работы определяют необходимое для данного оперативного вмешательства количество сегментов и стягивают их при помощи стержня 16, который пропускают через отверстия 15 в ушках, расположенных по боковым граням теплоотводящего ребра 1. Через фиксационные отверстия 14 устройство пришивается к мягким тканям. При этом изогнутую часть 3 теплоотводящего ребра 1 вводят под ствол спинного мозга. Далее устанавливают на блоке управления 12 необходимую температуру воздействия и начинают процедуру охлаждения. При этом определенная блоком управления 12 величина тока, питающего от источника тока 13 полупроводниковые термоэлектрические модули 6, задает температуру воздействия, которая контролируется при помощи термопар 11, расположенных в изогнутой части 3 теплоотводящего ребра 1. В соответствии с поступившими от термопар 11 сигналами на вход блока управления 12, в случае несоответствия фактических и установленных температур, происходит корректировка величины тока, питающего полупроводниковые термоэлектрические модули 6. Холодный спай 5 полупроводникового термоэлектрического модуля 6 охлаждает прямую часть 4 теплоотводящего ребра 1 и, соответственно, расположенный в этой части слой 2 капиллярно-пористого материала до температуры конденсации теплоносителя, которым заполнено теплоотводящее ребро. Наличие слоя 2 капиллярно-пористого материала будет способствовать продвижению теплоносителя в изогнутую часть 3, контактирующую с биологическими тканями, где при повышении температуры теплоноситель будет испаряться. Горячий спай 7 охлаждается при помощи жидкостного теплообменника 8, находящегося с ним в тепловом контакте и имеющего канал 9 для прохождения по нему охлаждающей жидкости и штуцеры 10 для подключения к нему гибких шлангов.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №1769864, кл. А61В 17/36, 1990.

Полупроводниковое термоэлектрическое устройство для локальной гипотермии спинного мозга, содержащее сегментарную конструкцию, каждый сегмент которой имеет изогнутое теплоотводящее ребро и жидкостный теплообменник, отличающееся тем, что каждое теплоотводящее ребро представляет собой тепловую трубу, полость которой имеет слой капиллярно-пористого материала и заполнена теплоносителем, имеет титановое покрытие и снабжено ушками с отверстиями по боковым граням ребра, размещенными с возможностью пропускания через них стержня для стягивания сегментов, система изменения температуры каждого теплоотводящего ребра состоит из полупроводникового термоэлектрического модуля, расположенного в прямой части теплоотводящего ребра, при этом горячий спай модуля находится в тепловом контакте с жидкостным теплообменником и совпадает с ним по размерам, а в криволинейно изогнутой части теплоотводящего ребра расположена термопара, подключенная к входу блока управления, выход которого связан с источником тока, питающим полупроводниковые электрические модули.