Инкубатор для недоношенных ослабленных детей

 

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской технике, и может быть использовано в акушерской и педиатрической практике. Техническим эффектом изобретения явилось создание оптимальных стабильных условий для выхаживания недоношенных ослабленных новорожденных с малым весом. Для этого в конструкции устройства предусмотрены отражающее металлическое покрытие, дополнительный прозрачный купол с вакуумированным зазором, дополнительная система вентиляции. При этом особенности отражающего покрытия таковы, что стенки купола вместе с отражающим покрытием имеют малое значение степени черноты для инфракрасного излучения и высокое значение коэффициента прозрачности в видимом спектре излучения. Предлагаемая конструкция инкубатора позволяет снизить тепловые потери в 10 раз при минимальных эксплуатационных энергозатратах. 6 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано как медицинское техническое средство в педиатрической практике.

Недоношенными считаются дети, родившиеся в сроки между 28 и 38 неделями с весом менее 2500г, ростом менее 45 см.

В зависимости от веса тела ребенка при рождении принято различать четыре степени недоношенности: I степень - 2001 - 2500 г II степень - 1501 - 2000 г III степень - 1001 - 1500 г IV степень - ниже 1000 г Функциональный уровень органов и систем обусловлен их значительной морфологической незрелостью вследствие выпадения определенного периода внутриутробного развития, а также особенностей созревания и развития организма ребенка в неадекватных для него условиях новой окружающей среды.

Регуляция процессов теплообразования и теплоотдачи очень несовершенна (теплоотдача увеличена, теплообразование снижено). Потоотделение у новорожденных отсутствует, вследствие чего они легко перегреваются.

В силу незрелости ряда органов и систем и анатомо-физиологических особенностей организма наблюдаются замедленные процессы адаптации, более высокая заболеваемость детей и своеобразное течение заболеваний.

Все вышеупомянутое вызывает необходимость организации для них в течение 1,5-2 мес жизни щадящего режима, предусматривающего резкое ограничение колебаний температуры и влажности окружающей среды, строжайшее соблюдение всех правил асептики и антисептики.

Выполнение указанных условий требует медицинских технических средств, основным из которых является инкубатор (кувез).

Известен инкубатор для выхаживания недоношенных новорожденных детей, включающий камеру, разделенную на две части, верхняя из которых имеет полуцилиндрическую форму с двойными стенками и прозрачными окнами, нижняя часть служит для помещения оборудования, поддерживающего микроклимат внутри купола. Инкубатор также снабжен источником лучистой энергии.

Недостатком известного устройства является значительный уровень вибрации и шумообразования, а также некоторый перепад температуры внутри купола из-за использования большого количества ламп дневного света.

Наиболее близким техническим решением является инкубатор для недоношенных детей, включающий верхнюю камеру с прозрачным куполом, образованным плоскими стеклами со светоотражающим покрытием, ложем для ребенка, и нижнюю с расположенными в ней системами вентиляции, регулировки параметров воздушной среды и др.

Недостатком известного технического решения является отсутствие надежной теплоизоляции, вследствие чего используют дополнительные источники лучистой энергии, что в свою очередь отрицательно влияет на ослабленный организм недоношенного ребенка, из-за нарушения процесса регуляции теплообмена.

Технический эффект изобретения заключается в том, чтобы создать условия для выхаживания недоношенных ослабленных (II-IV степени недоношенности) детей, позволяющие снизить потери тепла с тела ребенка, исключить перегрев, не допуская дополнительных энергозатрат.

Для этого предлагаемый инкубатор, включающий камеру, разделенную перегородкой на два отсека, верхний из которых представляет собой купол, выполненный из прозрачного материала с отражающим металлическим элементом и ложем для размещения ребенка, а в нижнем установлено оборудование, включающее систему вентиляции, имеет дополнительный защитный слой на отражающем элементе, выполненный из окиси кремния, а основной слой представляет собой ряд отражающих областей, при этом размер областей и их удельная плотность размещения по поверхности таковы, что стенки купола вместе с отражающим элементом имеют малое значение степени черноты для инфракрасного излучения и высокое значение коэффициента прозрачности в видимом спектре излучения.

Внутри верхнего отсека установлен аналогичный дополнительный прозрачный купол с образованием герметичного вакуумированного зазора. Внутри купола расположена полиэтиленовая пленка, а отражающий элемент размещен на пленке.

Области основного слоя отражающего элемента представляют собой сетку с треугольной, ромбовидной или прямоугольной формой ячеек, а в качестве металла используют платину, или алюминий, или медь, или золото.

На перегородке в верхнем отсеке размещены фильтровальные элементы, ложе ребенка установлено с зазором относительно фильтровальных элементов, в зазоре размещен ионизатор воздуха.

Дополнительная система вентиляции образует воздушную завесу вокруг ребенка при открытом куполе.

На фиг.1 изображен инкубатор; на фиг. 2 схематично изображена часть верхнего отсека с дополнительным куполом; на фиг. 3 и 4 - варианты разреза стенки купола с металлическим отражающим элементом и полиэтиленовой пленкой; на фиг. 5 и 6 - варианты нанесения металлического отражающего покрытия; на фиг. 7 схематично изображено распределение воздушных потоков в инкубаторе при закрытом куполе; на фиг. 8 - распределение воздушных потоков в инкубаторе при открытом куполе.

Инкубатор для недоношенных ослабленных детей содержит верхний отсек в виде купола 1, выполненного из органического стекла с многослойным отражающим элементом, нижний отсек 2, перегородку 3, ложе для ребенка 4.

Внутри верхнего отсека располагают дополнительный прозрачный купол 5 (фиг. 2) с образованием герметичного зазора 6, из которого откачен воздух. Внутри верхнего отсека на перегородке 3 размещены фильтровальные элементы 7.

В зазоре между перегородкой 3 и ложем 4 помещены ионизаторы 8. На боковой стенке купола 1 выполнены отверстия 9 с герметизирующими рукавами, на торцевой стенке - вставка 10 для технологических целей, на верхней стенке -выходное прямоугольное окно 11, закрытое фильтровальным элементом.

В нижнем отсеке 3 расположено оборудование, обеспечивающее жизнедеятельность ребенка: система вентиляции воздуха 12 (фиг. 8), система обогрева, излучения и т.п.

На боковой стенке нижнего отсека 2 размещены входные окна 13, 14 для системы вентиляции, закрытые фильтровальным материалом.

Многослойный отражающий элемент состоит из металлического основного слоя 15 и защитного слоя 16. Основной слой выполнен или из серебра, или платины, или алюминия, или меди, или золота.

Отражающий элемент располагают на куполе или на полиэтиленовой пленке 17. Основной слой представляет собой несвязанные между собой области 18 или сетки 19 с треугольной, ромбовидной или прямоугольной формой ячеек 20. Отражающий элемент может быть непосредственно направлен внутрь купола или через полиэтиленовую пленку 17.

Удельная плотность областей 18 основного слоя при размещении их на поверхности купола 1 такова, что стенки купола 1 вместе с отражающим элементом имеют малое значение степени черноты ε для инфракрасного излучения и высокое значение коэффициента прозрачности α в видимом спектре излучения. Например, величина несвязанных между собой областей 18 равна L₁ 0,1 - 0, 2 мкм, толщина около 200 ангстрем и расстояние между областями L₂ 0,1 - 0,2 мкм. Значение степени черноты для инфракрасного излучения ε = 0,1 при величине коэффициента (прозрачности) пропускания видимого света α = 0,7 (для органического стекла α = 0,9).

Инкубатор снабжен дополнительной системой вентиляции 21 с выходным окном 22, необходимой для образования воздушной завесы 23 вокруг ребенка 24 при открытом куполе 1.

Инкубатор работает следующим образом.

Недоношенный ослабленный ребенок 24 помещается в верхний отсек под купол 1 на ложе 4. Система основной 12 и дополнительной 21 вентиляции, состоящая из двух воздушных трактов, подает с помощью индивидуального вентилятора по первому тракту от входного отверстия 13 воздух через фильтр тонкой очистки 7 в полезный объем инкубатора. Поток воздуха, выходящий из фильтра 7, омывает элементы ионизатора 8, расположенного в зазоре между поверхностью фильтра тонкой очистки 7 и нижней поверхностью ложа 4 для ребенка 24 в месте размещения головы ребенка, затем огибает ложе 4 и самого ребенка 24.

Насыщенный необходимой концентрацией положительных и отрицательных ионов поток воздуха обтекает голову ребенка и часть его поступает в органы дыхания, обеспечивая организм необходимой концентрацией ионов.

Оптимальная концентрация частиц воздушного потока обеспечивается применением фильтра 7 тонкой очистки с высокой эффективностью 99,995% по частицам 0,3 мкм.

По первому тракту системы вентиляции 12 подают воздух с температурой около 37^oC и относительной влажностью около 75%.

При совпадении температуры воздуха, подаваемого в полезный объем инкубатора, с температурой тела ребенка теплоотвод с тела ребенка будет осуществляться за счет механизма теплового излучения. Снижение уровня тепловыделения ребенка, при котором обеспечиваются комфортные условия жизни ребенка, связано с уменьшением радиационных потерь, что достигается за счет уменьшения степени черноты для инфракрасного излучения внутренней поверхности стенки купола 1 инкубатора. Но при этом минимально понижается коэффициент прозрачности стенки купола инкубатора для обеспечения требуемого обзора ребенка медицинским персоналом.

В инкубаторах для недоношенных детей теплообмен между ребенком и окружающей средой осуществляется конвекцией, влагопереносом и излучением.

За счет конвекции тепло может подводиться или отводиться от ребенка. Ввиду малого коэффициента теплоотдачи при реальных скоростях обдува ребенка воздухом и лимитировании максимально возможной температуры воздуха, поступающей в инкубатор на уровне 37- 38^oC (при более высокой температуре воздуха может произойти ожог слизистой оболочки дыхательных путей), величина подводимого тепла к ребенку от горячего воздуха не может компенсировать радиационных потерь тепла. Уменьшение радиационных потерь возможно либо за счет увеличения температуры купола инкубатора, либо за счет снижения степени черноты внутренней поверхности купола инкубатора. В современных условиях инкубаторы создают комфортную атмосферу (температура воздуха 37^oС, температура кожи ребенка 37^oC) и поддерживают ее для детей с внутренним тепловыделением: q≥ 50 Вт/м² - для обычного купола, q≥ 25 Вт/м² - для купола с электрообогревом и для купола с газовой завесой.

В прототипе для компенсации радиационных потерь используется облучение ребенка видимым (либо ближним инфракрасным) излучением, что крайне нежелательно, так как излучение с длинами волн λ ≅ 5 мкм проникает вглубь тела на несколько сантиметров.

Этот факт приводит к перегреву внутри тканей.

Предлагаемый полупрозрачный металлический отражающий элемент в виде несвязанных областей дает возможность поддерживать комфортные условия для недоношенных ослабленных детей с внутренним тепловыделением q_кр ≥ 5 Вт/м², что в 5 раз меньше, чем в лучших существующих инкубаторах при незначительном снижении коэффициента прозрачности в видимой области спектра.

При использовании инкубатора с дополнительным куполом общие теплопотери в окружающую среду снижаются в 10 раз, что дает возможность не только экономить электрозатраты, но и поддерживать нормальные условия существования ребенка в течение нескольких часов при отключении энергопитания.

Формула изобретения

1. Инкубатор для недоношенных ослабленных детей, включающий камеру, разделенную перегородкой на два отсека, верхний из которых представляет собой купол, выполненный из прозрачного материала с отражающим металлическим элементом и ложем для размещения ребенка, а в нижнем установлено оборудование жизнеобеспечения, включающее систему вентиляции, отличающийся тем, что отражающий элемент имеет дополнительный защитный слой, выполненный из окиси кремния, а основной слой представляет собой ряд отражающих областей, при этом размер областей и их удельная плотность размещения по поверхности таковы, что стенки купола вместе с отражающим элементом имеют малое значение степени черноты для инфракрасного излучения и высокое значение коэффициента прозрачности в видимом спектре излучения.

2. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что внутри верхнего отсека установлен дополнительный аналогичный купол с образованием герметичного вакуумированного зазора.

3. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что внутри купола расположена полиэтиленовая пленка, а отражающий элемент размещен на пленке.

4. Инкубатор по пп.1 и 3, отличающийся тем, что области основного слоя отражающего элемента представляют собой сетку с треугольной, ромбовидной или прямоугольной формой ячеек.

5. Инкубатор по пп.1 и 3, отличающийся тем, что в качестве метала используют платину, или алюминий, или медь, или золото.

6. Инкубатор по пп.1 6, отличающийся тем, что на перегородке в верхнем отсеке размещены фильтровальные элементы, а ложе ребенка установлено с зазором относительно фильтровальных элементов, при этом в зазоре размещен ионизатор воздуха.

7. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной системой вентиляции для образования воздушной завесы вокруг ребенка при открытом куполе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8