Способ локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области медицинской техники и применяется для создания локальной защиты операционного поля от проникновения бактерий и частиц из окружающей среды при хирургических операциях и лечении пациентов путем создания циркуляционного течения абактериального подогретого воздуха. Техническим результатом, достигаемым в изобретении для способа локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды и реализующего его устройства, является обеспечение возможности создания на операционном поле комфортной для пациента температуры при свободном доступе к операционному полю и при одновременном сохранении комфортных условий для персонала из-за уменьшения конвекции теплого воздуха из области циркуляционного течения, уменьшения выноса загрязнений, генерируемых на операционном поле, в окружающую среду и исключения нежелательных воздействий скоростного потока воздуха на операционное поле. Устройство содержит всасывающий цилиндрический канал 1 с днищем 2 и кольцевым дефлектором 3, нагнетательный осесимметричный канал 4 с закрепленными внутри него последовательно по потоку вентилятором 6, нагревательным узлом 5, фильтром 7 и воздухораспределителем, выполненным из последовательно расположенных цилиндрического кольца 8 и сетки 9. Нагнетательный канал 4 закреплен внутри всасывающего канала 1 соосно ему. Воздух из всасывающего канала 1 поступает в нагнетательный канал 4 под действием вентилятора 6, подогревается нагревательным узлом 5, фильтруется фильтром 7 и, пройдя воздухораспределитель, с выравненным профилем скорости поступает в виде вертикальной нисходящей струи подогретого абактериального воздуха в зону операционного поля, под действием архимедовой силы струя подогретого воздуха полностью тормозится на операционном поле, подогретый воздух разворачивается, поднимается вверх в виде кольцевого потока по периферии нисходящей струи и принудительно забирается во всасывающий канал 1, создавая циркуляцию воздушного потока. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники и применяется для создания локальной защиты операционного поля от проникновения бактерий и частиц из окружающей среды при хирургических операциях и лечении пациентов.

Известен способ локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды, заключающийся в том, что в зону операционного поля подают нисходящую струю фильтрованного абактериального воздуха, для формирования которой воздух всасывают из помещения. После натекания на операционное поле струя растекается в поперечном направлении, полностью перемешиваясь с окружающим воздухом (заявка на изобретение ФРГ N 3602448, A 61 G 10/ 02, 1986 г.).

Недостатком известного способа является то, что скорость струи вблизи операционного поля достаточно высока (близка к начальной скорости), а это приводит к нежелательному подсушиванию раневой поверхности. Использование воздуха с температурой окружающей среды приводит к переохлаждению пациента, для которого комфортная температура составляет 36-40oС. Кроме того, растекающаяся по операционному полю струя рассеивает в окружающем пространстве загрязнения, генерируемые на операционном поле.

Известно устройство для создания локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды, содержащее последовательно расположенные в магистрали предфильтр, вентилятор, фильтр и воздухораспределитель (заявка ФРГ N 3602448, А 61 G 10/02, 1986 г.).

Недостатком известного устройства является высокая скорость струи воздуха, набегаюцей на операционное поле, что приводит к нежелательному подсушиванию раневой поверхности. Использование воздуха с температурой окружающей среды приводит к переохлаждению пациента, для которого комфортная температура составляет 36-40oС.

Кроме того, растекающаяся по операционному полю струя рассеивает в окружающем пространстве загрязнения, генерируемые на операционном поле. Еще одним недостатком является некомпактность устройства, в котором раздельно расположенные предфильтр с вентилятором и фильтр с воздухораспределителем соединяются воздушным трубопроводом.

Известен способ локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды, заключающийся в том, что в зону операционного поля подают нисходящую струю фильтрованного абактериального воздуха. Воздух для формирования струи всасывают из операционного помещения. Нисходящая струя абактериального воздуха натекает на операционное поле и растекается в поперечном направлении, полностью перемешиваясь с окружающим воздухом (патент США N 3923482, н.кл.55-412, МКИ F 24 F 9/ 00, 1975 г, прототип).

Недостатком известного способа является то, что скорость струи вблизи операционного поля достаточно высока (близка к начальной скорости), а это приводит к нежелательному подсушиванию раневой поверхности. Использование воздуха с температурой окружающей среды приводит к переохлаждению пациента, для которого комфортная температура на операционном поле составляет 36-40oС, что значительно выше температуры окружающей среды, соответствующей комфортной температуре для персонала 20-25oС. Кроме того, растекающаяся по операционному полю струя рассеивает в окружающем пространстве загрязнения, генерируемые на операционном поле.

Известно устройство для создания локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды, содержащее последовательно расположенные в магистрали предфильтр, вентилятор, фильтр и воздухораспределитель (патент США N 3923482, н.кл.55-412, МКИ F 24 F9/ 00, 1975 г,прототип).

Недостатком известного устройства является высокая скорость воздушной струи, набегающей на операционное поле, что приводит к нежелательному подсушиванию раневой поверхности. Использование воздуха с температурой окружающей среды приводит к переохлаждению пациента, для которого комфортная температура составляет 36-40oС, что значительно выше температуры окружающей среды, соответствующей комфортной температуре для персонала 20-25oС. Кроме того, растекающаяся по операционному полю струя рассеивает в окружающем пространстве загрязнения, генерируемые на операционном поле. Еще одним недостатком является некомпактность устройства, в котором раздельно расположенные предфильтр с вентилятором и фильтр с воздухораспределителем соединяются воздушным трубопроводом.

В основу изобретения поставлена задача создания способа локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды, в котором за счет циркуляции подогретого абактериального воздуха обеспечивается создание на операционном поле комфортной температуры для пациента при одновременном сохранении комфортных условий для персонала из-за уменьшения конвекции теплого воздуха из области циркуляционного течения в окружающую среду, уменьшения выноса загрязнений, генерируемых на операционном поле, в окружающую среду и исключение нежелательных воздействий скоростного потока воздуха на операционное поле, приводящих к подсушиванию раневой поверхности.

Указанная задача решается тем, что в способе локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды, заключающемся в том, что в зону операционного поля подают нисходящую струю фильтрованного абактериального воздуха, согласно изобретению воздух подогревают до комфортной для пациента температуры и подают нисходящую струю вертикально, формируя ее с выравненным профилем скорости и с величиной, обеспечивающей полное торможение вертикальной составляющей скорости на операционном поле; осуществляют принудительный забор (всасывание) восходящего под действием архимедовой силы подогретого воздуха по периферии струи и после повторных подогрева и фильтрации вновь подают его в виде вертикальной нисходящей струи с последующей циркуляцией. Подогрев воздуха до температуры Tо= 36-40oС обеспечивает на операционном поле комфортную температуру для пациента.

Подача нисходящей струи вертикально обеспечивает осуществление принудительного забора поднявшегося под действием архимедовой силы подогретого воздуха вследствие осесимметричности течения в нисходящей струе и восходящем кольцевом потоке подогретого воздуха.

Формирование струи со скоростью, величина которой обеспечивает полное торможение на операционном поле вертикальной составляющей скорости струи, позволяет струе подойти к операционному полю с нулевой скоростью и исключить нежелательное воздействие скоростного потока воздуха на операционное поле.

Создание выравненного профиля скорости струи позволяет уменьшить перемешивание нисходящей струи с поднимающимся под действием архимедовой силы подогретым воздухом по периферии струи вследствие уменьшения интенсивности турбулентного массообмена.

Осуществление принудительного забора поднявшегося подогретого воздуха и после повторного подогрева и фильтрации подача его в виде вертикальной нисходящей струи при последующей циркуляции позволяет многократно использовать значительную часть загрязненного на операционном поле воздуха после его подогрева до комфортной температуры и фильтрации от загрязнений.

Другой задачей изобретения является создание устройства для локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей струи, в котором за счет снабжения устройства соосно установленными всасывающим и нагнетательным каналами и их специального конструктивного выполнения обеспечивается возможность создания на операционном поле комфортной температуры для пациента при одновременном сохранении комфортных условий для персонала из-за уменьшения конвекции теплого воздуха из области циркуляционного течения в окружающую среду; уменьшения выноса загрязнений, генерируемых на операционном поле, в окружающую среду; исключения нежелательных воздействий скоростного потока воздуха на операционное поле, приводящее к подсушиванию раневой поверхности, а также уменьшение габаритов устройства.

Указанная задача решается тем, что в устройстве для создания локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды, содержащем последовательно расположенные по потоку предфильтр и нагнетательный канал с закрепленными на нем последовательно вентилятором, фильтрами воздухораспределителем, согласно изобретению устройство снабжено всасывающим цилиндрическим каналом с днищем и закрепленным с его открытой стороны кольцевым дефлектором, нагревательным узлом, закрепленным в нагнетательном канале между вентилятором и фильтром; воздухораспределитель выполнен из последовательно расположенных цилиндрического кольца и сетки, причем последняя закреплена в выходном сечении нагнетательного канала; нагнетательный цилиндрический канал закреплен внутри всасывающего канала соосно ему с образованием зазора между днищем и входным сечением нагнетательного канала и так, что выходное сечение нагнетательного канала расположено в одной плоскости с входным сечением всасывающего канала, а предфильтр выполнен кольцевым и закреплен между стенками всасывающего и нагнетательного каналов.

Снабжение устройства всасывающим цилиндрическим каналом с днищем, нагревательным узлом, закрепленным внутри нагнетательного канала между вентилятором и фильтром, закрепление нагнетательного цилиндрического канала внутри всасывающего канала соосно ему с образованием зазора между днищем и входным сечением нагнетательного канала так, что выходное сечение нагнетательного канала расположено в одной плоскости с входным сечением всасывающего канала, позволяет подавать осесимметричную струю абактериального теплого воздуха в зону операционного поля и осуществлять принудительный забор поднявшегося в виде осесимметричного потока теплого воздуха по периферии струи во всасывающий, а затем и в нагнетательный каналы с последующей его циркуляцией, уменьшить тепловое и загрязняющее воздействие поднимающегося теплого воздуха на окружающую среду за счет уменьшения конвекции теплого воздуха из области циркуляционного течения в окружающую среду, а также скомпановать все устройство в едином блоке с малыми габаритами.

Закрепление на открытой стороне всасывающего цилиндрического канала кольцевого дефлектора обеспечивает принудительный забор поднимающегося по периферии струи кольцевого потока теплого воздуха во всасывающий цилиндрический канал при изменениях наружного диаметра этого потока и случайных поперечных отклонениях его в целом, а также ограничивает подсос воздуха из окружающей среды.

Выполнение воздухораспределителя из последовательно расположенных цилиндрического кольца и сетки, закрепленных внутри цилиндрического нагнетательного канала, причем последняя в выходном сечении нагнетательного канала, обеспечивает выравнивание профиля скорости в начальном сечении нисходящей струи, что позволяет уменьшить ее перемешивание с восходящим кольцевым потоком теплого воздуха по периферии струи.

Выполнение предфильтра кольцевым и закрепление его между стенками всасывающего и нагнетательного каналов позволяет осуществить предварительную очистку загрязненного на операционном поле поднимающегося теплого воздуха.

Расположение выходного сечения нагнетательного канала в одной плоскости с входным сечением всасывающего канала позволяет уменьшить подсос воздуха из нисходящей струи по сравнению с вариантом расположения выходного сечения нагнетательного канала выше входного сечения всасывающего канала и уменьшить количество подмешиваемого воздуха из окружающей среды к восходящему потоку теплого воздуха по сравнению с вариантом расположения выходного сечения нагнетательного канала ниже входного сечения всасывающего канала.

На фиг.1 изображена схема устройства для создания локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды; на фиг.2 начальный профиль скорости в нисходящей струе; на фиг.3 схема циркуляционного течения подогретого абактериального воздуха.

Устройство для создания локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды содержит всасывающий цилиндрический канал 1 с днищем 2 и закрепленным с его открытой стороны кольцевым дефлектором 3, нагнетательный цилиндрический канал 4 с закрепленным внутри него нагревательным узлом 5, выполненным, например, в виде омического нагревателя. Вентилятор 6, фильтр 7 тонкой очистки воздуха и воздухораспределитель, выполненный из последовательно расположенных цилиндрического кольца 8 и сетки 9, закреплены внутри нагнетательного цилиндрического канала 4, причем сетка 9 закреплена в выходном сечении нагнетательного канала 4.

Нагнетательный цилиндрический канал 4 закреплен внутри всасывающего цилиндрического канала соосно ему с образованием зазора между днищем 2 и входным сечением нагнетательного канала 4 так, что выходное сечение нагнетательного канала 4 расположено в одной плоскости с входным сечением всасывающего канала 1. Предфильтр 10 из мелкопористой сетки выполнен в виде кольца 1 и закреплен между стенками всасывающего и нагнетательного цилиндрических каналов 1 и 4. Предфильтр 10, вентилятор 6, фильтр 7 и воздухораспределитель расположены последовательно. В нагнетательном канале 4 установлен терморегулятор 11, соединенный с нагревательным узлом 5.

Устройство располагается над операционным полем 12 и может быть установлено в центре стандартного хирургического светильника.

После включения вентилятора 6 воздух из окружающей среды засасывается во всасывающий цилиндрический канал 1, проходя предварительную очистку от крупных загрязнений в предфильтре 10, и пройдя через зазор между днищем 2 и входным сечением нагнетательного цилиндрического канала 4, поступает в нагнетательный цилиндрический канал 4. Далее воздух подогревается нагревательным узлом 5, фильтруется фильтром 7 тонкой очистки воздуха и через воздухораспределитель, в котором цилиндрическое кольцо 8 и сетка 9 формируют выравненный профиль скорости в начальном сечении струи, поступает в виде нисходящей струи теплого фильтрованного абактериального воздуха к операционному полю 12, создавая на нем локальную защитную зону абактериального воздуха.

Под действием архимедовой силы, определяемой разностью температуры То воздуха в струе и температуры Т1 окружающей среды, струя полностью тормозится (вертикальная составляющая скорости струи уменьшается до нуля) на расстоянии Н от воздухораспределителя до операционного поля. Указанные величины связаны между собой известным соотношением ( Дж. Тернер, "Эффекты плавучести в жидкостях", М. "Мир", 1977 г. с.198-200 ): , где Н расстояние, на котором вертикальная составляющая скорости нисходящей струи теплого воздуха уменьшается до нуля, м; rо- начальный радиус струи, м; Vо- начальная скорость струи, м/с; g ускорение силы тяжести, м/с2; То температура воздуха в струе, К; Т1 температура воздуха в окружающей среде, К; А постоянный коэффициент, определяемый экспериментально.

После полного торможения струи перед операционным полем 12 подогретый воздух разворачивается и под действием архимедовой силы образует ускоряющееся восходящее кольцевое течение по периферии струи. Этот кольцевой поток принудительно забирается вентилятором 6 во всасывающий цилиндрический канал 1. При этом кольцевой дефлектор 3 препятствует растеканию поднявшегося теплого воздуха и подсосу воздуха из окружающей среды.

Далее во всасывающем цилиндрическом канале поток воздуха разворачивается перед днищем 2 и поступает в нагнетательный канал 4, поджимается вентилятором 6 и после повторных подогрева нагревательным узлом 5 до температуры, определяемой терморегулятором 11, и фильтрации фильтром 7 формируется в воздухораспределителе в виде вертикальной нисходящей струи с требуемой начальной скоростью Vо. Для уменьшения перемешивания вертикальной нисходящей струи с восходящим кольцевым потоком подогретого воздуха струя формируется с выравненным профилем скорости.

Таким образом осуществляется циркуляция воздушного потока и защита операционного поля от воздействия окружающей струи при свободном доступе к операционному полю.

Пример пpименение способа.

Вертикальную нисходящую струю воздуха подогревают нагревательным узлом 5 до комфортной для пациента температуры Tо 313 К при температуре окружающей среды T1= 293 К, формируют с помощью воздухораспределителя струю с выравненным профилем скорости с величиной начальной скорости Vо= 1,2 м/с, обеспечивающей полное торможение струи на операционном поле на расстоянии Н 1,3 м. Требуемая величина начальной скорости определялась экспериментально при начальном радиусе струи rо= 0,1 м. Для вышеуказанных параметров эксперимента и размеров установки коэффициент А 2,5. Внешний диаметр кольцевого потока подогретого воздуха, поднявшегося под действием архимедовой силы, составляет около 0,5 м. Восходящий кольцевой поток всасывается во всасывающий цилиндрический канал 1 с диаметром 0,5 м вентилятором 3, предварительно фильтруется в предфильтре 10, поступает в нагнетательный канал 4 и после повторного подогрева до температуры Tо 313 К нагревательным узлом 5 и фильтрации фильтром 7 вновь подается на операционное поле в виде вертикальной нисходящей струи с последующей циркуляцией.

Способ и устройство прошли стендовую экспериментальную проверку и последующие клинические испытания в детском ожоговом центре при городской клинической больнице N 9 г. Москвы с положительным клиническим эффектом.

Формула изобретения

1. Способ локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды, заключающийся в том, что в зону операционного поля подают нисходящую струю фильтрованного абактериального воздуха, отличающийся тем, что воздух подогревают до комфортной для пациента температуры и подают нисходящую струю вертикально, формируя ее с равномерным профилем скорости и с величиной, обеспечивающей полное торможение вертикальной составляющей скорости струи на операционном поле, при этом осуществляют принудительный забор восходящего потока подогретого воздуха по периферии струи и после повторных подогрева и фильтрации вновь подают вертикальную исходящую струю с последующей циркуляцией.

2. Устройство для создания локальной защиты операционного поля от воздействия окружающей среды, содержащее последовательно расположенные по потоку предфильтр и нагнетательный канал с закрепленными в нем последовательно вентилятором, фильтром и воздухораспределителем, отличающееся тем, что оно снабжено всасывающим каналом с днищем, имеющим закрепленный с его открытой стороны кольцевой дефлектор, нагревательным узлом, установленным в нагнетательном канале между вентилятором и фильтром, воздухораспределитель выполнен из последовательно расположенных цилиндрического кольца и сетки, перекрывающей выходное сечение нагнетательного канала, расположенного внутри всасывающего канала соосно с ним с образованием зазора между днищем и входным сечением нагнетательного канала, при этом выходное сечение нагнетательного канала расположено в одной плоскости с входным сечением всасывающего канала, а предфильтр выполнен кольцевым и закреплен между стенками всасывающего и нагнетательного каналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к тепловой защите от переохлаждения выхода из сооружений, в частности из тоннелей метрополитена на поверхность земли (порталы)

Изобретение относится к области вентиляции и служит для выпуска воздуха или его смеси с различными компонентами

Изобретение относится к теплотехнике и вентиляции, предназначено для использования в установках, требующих максимальной отдачи теплоты в один период и минимальной в другой, например воздушнотепловые завесы Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и экономия электроэнергии

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для баротерапии, и может быть использовано при лечении и профилактике сосудистых заболеваний конечностей

Изобретение относится к медицинской технике, а точнее к устройствам и измерительной аппаратуре медицинских барокамер индивидуального пользования, например, применяемых при проведении сеансов оксигенобаротерапии в лечебных и исследовательских целях

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для создания электрически заряженных аэрозолей из лечебных веществ, и может быть использовано для группового лечения заболеваний дахательных органов

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для подготовки и распространения воздуха в абактериальных камерах, предназначенных для лечения ожоговых ран в абактериальной среде в общих изоляторах

Изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам, применяемым для лечения кислородом под давлением, и может быть использовано также в других областях техники при исследованиях и испытаниях материалов и изделий

Изобретение относится к медицине и касается способа профилактики полинозов - аллергических реакций, вызываемых пыльцой цветущих растений, в котором применяют эфирные масла, получаемые из группы растений, внесенных в Государственную фармакопею СССР или используемые как пищевые

Изобретение относится к кондиционированию воздуха, в частности к устройствам для получения воздушной среды регулируемых параметров, используемых в лечебных и прифилактических целях, и позволяет повысить эффективность степени обработки воздуха
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для санации стафилококковых бактерионосителей, в частности страдающих аллергическими заболеваниями
Наверх