ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНОРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ИЗ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Цель. Целью статьи является рассмотрение конструкции термоэлектрической системы (ТЭС) для извлечения инородных объектов из тела человека методом примораживания, а также моделирование процессов теплообмена в ней.

Метод. Предложена конструкция и физическая модель системы для извлечения инородных объектов из тела человека, в которой источником холода является термоэлектрический модуль (ТЭМ), размещенный на специальном механическом приспособлении, выполненном в виде зонда, обеспечивающего также съем теплоты с горячих спаев модуля. Разработана математическая модель ТЭС, реализованная на основе решения задачи о росте слоя льда с использованием метода решения нестационарного дифференциального уравнения Фурье, представленного в частных производных путем приведения его к уравнению с полными производными на основе использования расширенной версии подстановки Ламе-Клапейрона, и представления решения в виде степенного ряда, который описывает распределение температур в слое намораживаемого льда и удовлетворяет краевым условиям задачи.

Результат. Получены данные об изменении температуры извлекаемого объекта и толщины слоя льда во времени при различных величинах холодопроизводительности ТЭМ. Установлено, что продолжительность образования слоя льда между извлекаемым объектом и холодной поверхностью ТЭМ, являющимся исполнительным элементом системы, находится в небольших пределах, удовлетворяющих медицинским нормам, при этом скорость протекания процесса роста льда зависит от его мощности (увеличение холодопроизводительности ТЭМ с 1000 до 3000 Вт/м2 снижает продолжительность образования слоя льда, толщиной 2 мм практически на 40 с, при этом температура извлекаемого объекта снижается с 269 К до 252 К). Указано, что подбор геометрических параметров ТЭМ и тока его питания должен ориентироваться на ограничения по эксплуатации прибора, а также медицинские нормы и стандарты во избежание процесса обморожения прилежащих тканей.

Вывод. Предложен способ повышения эффективности системы, согласно которому использует- ся предварительное охлаждение ТЭС внешним источником холода, а также применением форсированных режимов работы ТЭМ.

1. Корнеев А. Первая медицинская помощь. Донецк: БАО. - 2013. - 240 с.

2. Первая медицинская помощь: Справочник / Под общ. ред. В. М. Баршая и Л. В. Димитровой. Ростов на Дону: Феникс. - 2001. - 346 с.

3. Левчук И.П., Третьяков Н.В. Медицина катастроф. - М.: ГЭОТАР-Медиа. -2011. - 246 с.

4. Сапин М. Р. Анатомия и физиология человека. М.: Просвещение. - 2000. – 256 с.

5. Глыбочко П.В., Николаенко В.Н. и др. Первая медицинская помощь: Учебник. Москва: Академия. - 2013. - 305 с.

6. Яромич И.В. Скорая и неотложная медицинская помощь. Минск: Вышэйшая школа. - 2010. - 289 с.

7. Неотложная хирургия органов брюшной полости / Под ред. В.В. Леватовича. М.: ГЭОТАР-Медиа. - 2007. - 247 с.

8. Анатычук Л.И. Термоэлектричество. т.2. Термоэлектрические преобразователи энергии. Киев, Черновцы: Институт термоэлектричества. - 2003. - 376 с.

9. Заяков В.П., Киншова Л.А., Моисеев В.Ф. Прогнозирование показателей надежности термоэлектрических охлаждающих устройств. - Одесса: Политехпериодика, 2009. - 175 c.

10. Ssennoga Twaha, Jie Zhu, Yuying An, Bo Li. A comprehensive review of thermoelectric technology: Materials, applications, modelling and performance improvement // Renewable and sustainable energy reviews. - 2016. - vol. 65. - pp. 698-726.

11. Анатычук Л.И. Современное состояние и некоторые перспективы термоэлектричества // Термоэлектричество. 2007. №2. С. 21-29.

12. Булат Л.П. Прикладные исследования и разработки в области термоэлектрического охлаждения в России // Холодильная техника. 2009. № 7. С. 14-19.

13. Ssennoga Twaha, Jie Zhu, Yuying An, Bo Li A comprehensive review of thermoelectric technology: Materials, applications, modeling and performance improvement // Renewable and sustainable energy reviews. - 2016. - №65.

14. Rowe D.M. Thermoelectrics and its energy harvesting, materials, preparation and characterization. BocaRaton: CRC Press. – 2012.

15. Такенобу Кадзикава, Риодзи Фунахами Новейшие разработки в области технологии термоэлектрического генерирования электроэнергии в Японии // Термоэлектричество. - 2016. - № 1. - С. 4-11.

16. Шучитангшу Чаттерджи Термоэлектричество по индийскому сценарию // Термоэлектричество. – 2016. - №6. - С. 7-15.

17. Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Евдулов О.В., Юсуфов Ш.А. Приборы для локального температурного воздействия на человеческий организм // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки, Новочеркасск. - 2003. - №2. - С. 3-6.

18. Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М.: Высшая школа. - 1967. - 600 с.

19. Григорьев И.С., Мейлихов Е.З. Физические величины. Справочник. М.: Энергоатомиздат. - 1991.

20. Исмаилов Т.А., Евдулов О.В., Хазамова М.А., Магомадов Р.А.-М. Математическая модель термоэлектрической системы для локального теплового воздействия на руку человека // Термоэлектричество. - 2014. - № 1.

21. Исмаилов Т.А., Евдулов О.В., Рагимова Т.А. Исследование термоэлектрической системы для локального замораживания тканей гортани // Термоэлектричество. 2015. № 2.