Охлаждающее термоэлектрическое устройство для лечения повреждений позвоночника и спинного мозга

Целью исследования является разработка охлаждающего термоэлектрического устройства (ТЭУ) для физиотерапевтических методов лечения повреждений позвоночника и спинного мозга, основанных на локальной гипотермии. Метод. Применены методы термодинамического анализа, натурного и вычислительного моделирования объектов криогенной техники. Целесообразным является применение охлаждающих ТЭУ, обладающих такими свойствами, как надежность, экологичность, бесшумность, функциональность и компактность. Результат. Предложена сегментарная конструкция охлаждающего ТЭУ, в состав одного сегмента которой входит теплоотводящее ребро, охлаждаемое ТЭМ, приводимое в тепловой контакт с травмированной областью позвоночника, непосредственно ТЭМ и радиатор для отвода теплоты от него. При необходимости используются несколько сегментов устройства, крепящиеся между собой с помощью специального приспособления. В процессе работы ТЭУ все радиаторы обдуваются вентиляторным агрегатом. Получены зависимости и построены графики, описывающие основные характеристики ТЭУ: изменение холодопроизводительности ТЭМ, холодильного коэффициента, напряжения питания от перепада температур между спаями термоэлементов для различных значений силы тока питания, зависимость напряжения на ТЭМ от величины тока питания при различных значениях перепада температур между спаями термоэлементов, а также зависимость холодильного коэффициента ТЭМ от тока питания. Графики представлены при температуре горячих спаев ТЭМ 45°С. Вывод. Для проведения лечебных процедур, связанных с локальной гипотермией травмированной области позвоночника может быть использован ТЭМ DRIFT-1,2 производства ООО «Криотерм», г. Санкт-Петербург. Параметры ТЭМ: рабочий диапазон мощностей единичного ТЭМ - от 37 до 60 Вт при среднем перепаде температур между спаями 35 К, ток питания - от 4,8 до 8,2 А при потребляемой мощности от 90 до 260 Вт, холодильный коэффициент - от 0,25 до 0,6.

1. Зубкова С.М. Роль тепловой компоненты в лечебном действии физических факторов // Физиотерапия, бальнеология и реабилитация. 2011. № 6. С.3-10.

2. Пономаренко Г.Н. Восстановительная медицина: фундаментальные основы и перспективы развития // Физическая и реабилитационная медицина. 2022. т. 4, № 1. С.8-20.

3. Боголюбов В.М. [и др.]Техника и методики физиотерапевтических процедур. М.:Бином, 2017. 464 с.

4. Ежов В.В. Физиотерапия и физиопрафилактика как методы и средства сохранения и восстановления здоровья // Физиотерапия, бальнеология и реабилитация. 2011. № 4. С.33-36.

5. Тумакаев Р.Ф. Гипотермия спинного мозга // Вопросы нейрохирургии. 2010. № 2. С. 51-54.

6. Pasquali P. Cryosurgery: а practical manual. New York: Springer, 2015. 441 р.

7. Цыганов Д.И. Криомедицина: процессы и аппараты. М.: САЙНС-ПРЕСС, 2011. 304 с.

8. Пат. 2681261 Российская Федерация, МПК A61B17/56. Устройство для лечения повреждений позвоночника и отека спинного мозга /Доценко И.А..; № 2017144747, заявл. 19.12.2017; опубл. 05.03.2019, Бюл. № 7.

9. Баранов А.Ю., Василенок А.В., Соколова Е.В., Чубова С.Д., Зиявидинов А.М. Выбор альтернативного криоагента для покрытия тепловой нагрузки в установке для общего криотерапевтического воздействия // Вестник Международной академии холода. 2022. № 1. С.76-82.

10. Будрик В.В. Основы криотерапии, криохирургии и криоконсервации. М: Лика, 2014. 190 с.

11. Assylbekova L., Aldiyarov N., Yevdulov O., Kuldeev N. Mathematical modeling of thermophysical processes in a thermoelectric device for cooling the brain // BioNanoScience. 2024. Vol. 14. P.1428-1441.

12. Евдулов О.В. Разработка устройств и систем для охлаждения на основе сильноточных термоэлектрических преобразователей энергии: специальность 05.04.03 «Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения»: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Евдулов Олег Викторович, 2019. 330 с.

13. Евдулов О.В., Евдулов Д.В., Исабекова Т.И., Аминов Г.И., Аминова И.Ю. Математическая модель темоэлектрического устройства для лечения панариция методом местной гипотермии // Медицинская техника. 2022. № 2. С. 51-54.

14. Hu B., Shi X.-L., Chen Z.-G., Zou J. Thermoelectrics for medical applications: progress, challenges and perspectives // Chemical engineering journal. 2022. Vol. 437. P.135268.

15. Zaferani S.H., Ghomashchi R., Sams M.W., Chen Z.-G. Thermoelectric coolers as thermal management systems for medical application: design, optimization and advancement // Nano energy. 2021. Vol. 90. P. 106572.

16. Евдулов О.В., Магомедова С.Г., Миспахов И.Ш., Набиев Н.А., Насрулаев А.М. Термоэлектрическая сстема для извлечения инородных объектов из тела человека// Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2019. т. 46, № 1. С. 32-41.

17. Пат. 2382617 Российская Федерация, МПК A61B18/02. Термоэлектрическое устройство для локальной гипотермии спинного мозга / Исмаилов Т.А., Рагимова Т.А., Исмаилов Р.Т.; № 2008129494, заявл. 17.07.2008; опубл. 27.02.2010, Бюл. № 6.

18. http://www.kryotherm.ru (дата доступа 26.03.2025).