АППАРАТ ДЛЯ ЛОКАЛЬНОЙ КРИОТЕРАПИИ Российский патент 1998 года по МПК A61F7/00 A61B17/36 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для локальной гипотермии организма человека, и может быть использовано в травматологии, особенно при лечении ожогов, в артрологии, в мануальной терапии, невропатологии и косметологии, в скорой и неотложной помощи.

Известен ряд устройств для локального замораживания тканей, например портативный криогенный аппарат (EP, 05070301, A 61 B 17/36, 18.11.93), состоящий из теплоизолированного корпуса с емкостью, заполненной жидким азотом, и крышкой, конструктивно выполненной с возможностью регулировки подачи воздуха в емкость. На противоположном конце аппарата размещен рабочий наконечник с эжектором в виде трубки малого диаметра и пористым элементом. Аппарат автономен, портативен и может использоваться в скорой и неотложной помощи, однако при такой конструкции наконечника возможно попадание конденсируемых водяных паров из атмосферы в эжектор, что приводит к нарушению однородности струи выходящего криоагента, а также отсутствует возможность какого-либо регулирования потока, подаваемого на охлаждаемую биоткань. Кроме этого аппарат пригоден только для работы в положении, близком к вертикальному, что значительно снижает его маневренность, и не пригоден для работы в импульсном режиме.

Известна также установка для экстремальной криотерапии (SU 1360726, A 61 F 7/00, 23.12.87), содержащая термоизолированный сосуд с жидким азотом с испарителем, источник газообразного кислорода с редуктором и соплом, для регулировки скорости струи кислорода предусмотрен регулируемый дроссель и рабочий наконечник с датчиком температуры и гибким шлангом, соединяющим его с остальной установкой. В известной установке осуществляется точное регулирование расхода и температуры на выходе газообразного криоагента. Система подачи и регулирования конструктивно многокомпонентна, что повышает время выхода на режим. Установка стационарна, сложна для выполнения работы с ней, что не позволяет работать в полевых и экстремальных условиях, а так же при оказании первой помощи.

В криогенном хирургическом аппарате (RU 2053719, A 61 B 17/36, 10.02.96), принятом нами за прототип, имеется термоизолированный корпус с емкостью, заполненной жидким криоагентом, с заливным каналом на крышке с рабочим наконечником открытого типа на канале отвода. Аппарат снабжен системой регулирования холодопроизводительности в виде системы откачки и регулируемого обратного клапана, а так же таймером, связанным с электромагнитным затвором. Известный криохирургический аппарат портативен, автономен, что позволяет широко применять его в медицинской практике. Однако затруднено его использование при работе в горизонтальном положении, что снижает маневренность при эксплуатации и нарушает режим работы. Кроме того, регулирование холодопроизводительности ограничено возможностями обратного клапана и форвакуумным насосом системы откачки, что повышает тепловую инерционность устройства.

Целью предлагаемого изобретения является снижение тепловой инерционности устройства для обеспечения работы в импульсном режиме, быстрого охлаждения участка биоткани до температуры 2 - 5^oC, начиная с теплового состояния при произвольных паузах между циклами, обеспечения возможности манипулирования аппаратом в любых положениях при его эксплуатации без нарушения режима его работы, интенсификация процесса охлаждения ткани путем использования максимально низкой температуры поступающего криоагента, а также создание портативного надежного криотехнического устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для локальной криотерапии, содержащем термоизолированный корпус с емкостью, заполненной жидким криоагентом, с заливным каналом на крышке и рабочим наконечником открытого типа на канале отвода, снабженном системой регулирования холодопроизводительности, заливной канал выполнен в виде отрезка трубки, направленного свободным концом в полость емкости, в которой установлен распределительно-испарительный блок в виде, по меньшей мере, одного рассекателя потока, установленного на шпильках со стороны заливного канала над каждой втулкой, по меньшей мере, одной разделительной перегородки, при этом бортик каждой втулки направлен в сторону заливного канала, канал отвода выполнен в виде отрезка трубки, часть которого размещена в емкости и снабжена установленным над ним выходным рассекателем потока, а система регулирования холодопроизводительности содержит установленный на крышке вентилятор.

Распределительно-испарительный блок может быть выполнен в виде нескольких рассекателей потока, установленных над втулками каждой разделительной перегородки, при этом втулки каждой последующей перегородки установлены со смещением относительно втулок предыдущей перегородки.

На разделительной перегородке для создания более равномерного по температуре и структуре потока криоагента, а так же задержания ледяной крошки могут быть установлены теплораспределяющие элементы, например, в виде сеток или пористых проставок. На ближайшем к заливному каналу или остальных рассекателях потока возможна установка крыльчатки для дополнительного перемешивания газожидкостного потока.

В случае использования аппарата для дистанционной подачи газовой криогенной струи рабочий наконечник может быть связан с каналом отвода гибким теплоизолированным трубопроводом.

Для повышения удобства выполнения терапевтических процедур на корпусе аппарата могут быть установлены элементы крепления (например, ручки).

Аппарат так же может быть снабжен блоком контроля и регулирования режима работы, включающим датчик заполнения криоагентом, установленным в емкости над ближайшей к каналу отвода разделительной перегородкой. Кроме того, блок может так же содержать таймер и датчик температуры на канале отвода.

Блок контроля и регулирования режима работы может состоять из блока питания, подключенного к переключателю режима работы, снабженного аккумуляторной батарей с устройством ее заряда и контроля, устройства контроля и индикации заполнения с датчиком заполнения криоагентом и устройства управления двигателем вентилятора, соединенного с двигателем вентилятора.

Благодаря такому исполнению аппарата для криотерапии удалось достигнуть быстрого выхода на режим возможности регулирования подачи и расхода криоагента, его мобильности.

На фиг.1 представлен общий вид аппарата для локальной криотерапии.

На фиг.2 - блок-схема блока контроля управления режимом работы.

Аппарат для локальной терапии (фиг.1) состоит из теплоизолированного корпуса 1 с емкостью, заполненной жидким криоагентом 9. На крышке 3 имеется заливной канал 8 и установлен вентилятор 6. Кроме того, на крышке размещен блок контроля и управления режимом работы аппарата 5, электрически соединенный с вентилятором 6, являющимся элементом системы регулирования холодопроизводительности аппарата. На днище емкости имеется канал отвода 10, оканчивающийся рабочим наконечником (соплом). Между каналом отвода и наконечником может быть подсоединен гибкий теплоизолированный трубопровод (на фиг. не показан), преимущественно используемый для дистанционной подачи газовой криогенной струи. В емкости 9 установлен распределительно-испарительный блок 12, состоящий из одной или нескольких разделительных перегородок 2, в каждой из которых имеется одна или несколько втулок 7. Через них криоагент переливается с одного уровня перегородок на другой при заливке криоагента, при этом бортик на каждой втулке 7 направлен в сторону заливного канала 8, и его высота обеспечивает определенный объем жидкого азота на каждом из уровней, что при работе аппарата влияет на его время работы и холодопрозводительность. Над втулками 7 установлены соответствующие им рассекатели потока, предпочтительно в виде дисков 4 на шпильках 13. При наличии одной втулки на каждой разделительной перегородке они размещаются на оси аппарата. Если на каждой перегородке выполняется несколько втулок, то они размещаются со смещением от перегородки к перегородке, что приводит к образованию спирального газофазного потока азота при работе устройства. На перегородках 2 могут быть размещены теплораспределяющие элементы (на фиг.1 не показаны) в виде сеток или пористых проставок из высокотеплопроводного материала. Эти элементы выравнивают температуру криоагента на каждом уровне разделительных перегородок, кроме того, при работе с аппаратом они выполняют функцию успокоителей объема жидкости на каждом уровне, предотвращающих разбрызгивание, попадание капель в рабочий наконечник и задерживающих ледяную крошку.

На ближайшем к заливному каналу 8 рассекателю потока 4 может быть установлена крыльчатка (на фиг.1 не показана) для образования спирального газофазного потока, позволяющего интенсифицировать испарение азота в емкости и увеличить холодопроизводительность.

Заливной канал 8 выполняется в виде отрезка трубки, причем его свободный конец направлен в полость емкости, при этом между крышкой емкости и ближней к ней разделительной перегородкой образуется верхняя предохранительная емкость 11. Аналогично канал отвода 10 так же выполнен в виде отрезка трубки, часть которого размещена в емкости и снабжена установленным над ним выходным рассекателем потока, при этом между днищем емкости и ближайшей к нему разделительной перегородкой образуется нижняя предохранительная емкость 14. Высота участков трубок в емкостях 11 и 14 определяет величину объема жидкого криоагента, обеспечивающего работоспособность аппарата в любом, в том числе и перевернутом положении (принцип "непроливайки").

Кроме того, в емкости над ближайшей к каналу отвода разделительной перегородкой или над остальными может быть установлен датчик заполнения криоагентом 15, а на канале отвода - датчик температуры (на фиг.1 не показан), подключенные к блоку контроля и управления режимом работы аппарата 5, состоящего из блока питания 1 (фиг.2) (220/12 B, 12 Вт), соединенного с переключателем режима работ 2, снабженному аккумуляторной батареей с устройством заряда и контроля 3, используемых при автономной работе устройства. Переключатель 2 связан с устройством контроля и индикации заполнения 5, соединенным с датчиком заполнения криоагентом в емкости и с устройством управления двигателем вентилятора, подключенным к двигателю вентилятора 8.

Блок контроля и управления режимом работы, снабженный также таймером (на фиг. 2 не показан), задает тип режима работы аппарата (с работающим вентилятором на принудительном газообразовании, либо без вентилятора), время его работы и холодопроизводительность за счет изменения скорости вращения вентилятора и увеличения таким образом мощности газово-воздушной струи на выходе из рабочего наконечника.

На корпусе аппарата устанавливаются элементы крепления, подставки или ручки.

Температура газово-воздушной смеси на выходе лежит в диапазоне от - 140 до -185^oC.

При объеме криоагента 500 - 600 мл жидкого азота время работы аппарата с одной заправкой без использования вентилятора составляет до 30 мин, а с вентилятором - от 3 до 15 мин в зависимости от скорости газовой криогенной струи.

Теплоизолированный корпус выполнен из материалов с низкой теплопроводностью (поролон, пенопласт), либо теплоизоляция может быть вакуумной.

Материал для распределительно-испарительного блока выбирается с высокой теплопроводностью, в частности им может быть алюминий.

Аппарат работает следующим образом. Мерный объем жидкого азота заливается в емкость для криоагента. При заливке жидкий азот, стекая с рассекателей 4, наполняет последовательно распределительно-испарительные блоки 12 до высоты стенок втулок 7 и далее, испаряясь под действием тепла, проходящего через аппарат воздуха, охлаждает его, смешиваясь с ним, и выходит через канал отвода 10. Попадание капель жидкого криоагента в канал отвода исключают рассекатели потока 4 и нижняя предохранительная емкость 14.

Верхняя предохранительная емкость служит для дозирования объема жидкого газа при каждой заправке.

Излишки криоагента сливаются через заливной канал после переворачивания аппарата.

На крышку корпуса в заливной канал устанавливается вентилятор, подключенный к блоку контроля и управления и на таймере устанавливается длительность цикла терапевтического воздействия. После этого аппарат готов к работе.

При работе в режиме без вентилятора газообразование и перемещение потока азота в емкости до выхода из рабочего наконечника происходит за счет естественного движения более тяжелого газа (азот) к днищу аппарата, при этом скорость струи на выходе может быть увеличена при увеличении длины аппарата, а мощность - за счет количества разделительных перегородок (в оптимальном варианте их может быть до 6).

Режим с вентилятором позволяет регулировать мощность струи и холодопроизводительность в более широком диапазоне, а также осуществлять импульсную работу аппарата в зависимости от выбранной процедуры.

После выключения вентилятора на уровнях распределительно-испарительного блока за счет теплопритока из окружающей среды в результате вынужденной конвекции эжектируемого воздуха увеличивается испарение жидкого азота и его расход в канале отвода. Расход эжектируемого воздуха регулируется скоростью вращения вентилятора, задаваемой блоком контроля и управления режимом, и может изменяться в зависимости от показаний установленных на аппарате датчиков уровня и температуры. Кроме того, воздух, охлаждаясь, испаряет капли криоагента, что исключает возможность повреждения биоткани жидким криоагентом.

Плавными сканирующими движениями на расстоянии 2 - 4 см от сопла рабочего наконечника до выбранного участка поверхности тела его обрабатывают струей криоагента.

Портативный аппарат для локальной криотерапии обеспечивает безопасность и простоту эксплуатации в быту, при индивидуальном пользовании, для облегчения лечения больных с хроническими заболеваниями, например, опорно-двигательного аппарата, а также может использоваться для экстремальной газовой гипотермии бригадами скорой помощи.

Кроме того, аппарат может использоваться как источник холодного воздуха.

Аппарат для локальной криотерапии используется в медицинской технике для гипотермии отдельных участков тела человека в травматологии, особенно при лечении ожогов, в артрологии, в спортивной медицине, в скорой и неотложной помощи. Аппарат содержит теплоизолированный корпус с емкостью, заполненной жидким криоагентом, снабженную заливным каналом на крышке и рабочим наконечником открытого типа на канале отвода. В емкости установлен распределительно-испарительный блок в виде по меньшей мере одного рассекателя потока, установленного на шпильках со стороны заливного канала над каждой втулкой по меньшей мере одной разделительной перегородки. Бортик каждой втулки направлен в сторону заливного канала, выполненного в виде отрезка трубки, направленного свободным концом в полость емкости. Канал отвода также выполнен в виде отрезка трубки, часть которой размещена в емкости и снабжена установленным над ним выходным рассекателем потока. Аппарат также дополнен системой регулирования холодопроизводительности, содержащей на крышке вентилятор. Конструктивное выполнение распределительно-испарительного блока обеспечивает работу аппарата в любом положении и быстрый выход на режим при максимально низких температурах потока. 11 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Аппарат для локальной криотерапии, содержащий термоизолированный корпус с емкостью, заполненной жидким криоагентом, снабженную заливным каналом на крышке и рабочим наконечником открытого типа на канале отвода, систему регулирования холодопроизводительности, отличающийся тем, что заливной канал выполнен в виде отрезка трубки, направленного свободным концом в полость емкости, в которой установлен распределительно-испарительный блок в виде по меньшей мере одного рассекателя потока, установленного на шпильках со стороны заливного канала над каждой втулкой по меньшей мере одной разделительной перегородки, при этом бортик каждой втулки направлен в сторону заливного канала, канал отвода выполнен в виде трубки, часть которого размещена в емкости и снабжена установленным над ним входным рассекателем потока, система регулирования холодопроизводительности содержит установленный на крышке вентилятор. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что распределительно-испарительный блок выполнен в виде нескольких рассекателей потока, установленных над втулками каждой разделительной перегородки, при этом втулки каждой последующей перегородки установлены со смещением относительно втулок предыдущей перегородки. 3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на разделительной перегородке размещены теплораспределяющие элементы. 4. Аппарат по п.3, отличающийся тем, что теплораспределяющие элементы выполнены в виде сеток. 5. Аппарат по п.3, отличающийся тем, что теплораспределяющий элемент выполнен в виде пористых проставок. 6. Аппарат по пп.1 - 5, отличающийся тем, что на ближайшем к заливному каналу рассекателе потока установлена крыльчатка. 7. Аппарат по пп.1 - 6, отличающийся тем, что рабочий наконечник связан с каналом отвода гибким трубопроводом. 8. Аппарат по пп.1 - 7, отличающийся тем, что термоизолированный корпус снабжен элементами крепления. 9. Аппарат по пп.1 - 8, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен блоком контроля и управления режимом работы. 10. Аппарат по п.9, отличающийся тем, что блок контроля и управления режимом включает датчик заполнения криоагентом. 11. Аппарат по пп.9 и 10, отличающийся тем, что блок контроля и управления режимом включает таймер и датчик температуры на канале отвода. 12. Аппарат по пп.9 - 11, отличающийся тем, что блок контроля и управления режимом состоит из блока питания, подключенного к переключателю режима работ, снабженному аккумуляторной батареей с устройством ее заряда и контроля, устройства контроля и индикации заполнения с датчиком заполнения криоагентом и устройства управления двигателем вентилятора.