RU2197197C2 - Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для теплового воздействия на передний отрезок глазного яблока человека - Google Patents
Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для теплового воздействия на передний отрезок глазного яблока человека Download PDFInfo
- Publication number
- RU2197197C2 RU2197197C2 RU2001102961/14A RU2001102961A RU2197197C2 RU 2197197 C2 RU2197197 C2 RU 2197197C2 RU 2001102961/14 A RU2001102961/14 A RU 2001102961/14A RU 2001102961 A RU2001102961 A RU 2001102961A RU 2197197 C2 RU2197197 C2 RU 2197197C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- thermoelectric
- thermal
- acting
- thermoelectric module
- Prior art date
Links
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 title claims abstract description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title description 2
- 210000003128 head Anatomy 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 7
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000006210 lotion Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 1
- 206010002329 Aneurysm Diseases 0.000 description 1
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 1
- 208000009043 Chemical Burns Diseases 0.000 description 1
- 208000021089 Coats disease Diseases 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000001953 Hypotension Diseases 0.000 description 1
- 208000008709 Retinal Telangiectasis Diseases 0.000 description 1
- 206010038910 Retinitis Diseases 0.000 description 1
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 210000004240 ciliary body Anatomy 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 210000000795 conjunctiva Anatomy 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000000254 damaging effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 208000030533 eye disease Diseases 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000021822 hypotensive Diseases 0.000 description 1
- 230000001077 hypotensive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 210000003786 sclera Anatomy 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- GKCBAIGFKIBETG-UHFFFAOYSA-N tetracaine Chemical compound CCCCNC1=CC=C(C(=O)OCCN(C)C)C=C1 GKCBAIGFKIBETG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 201000008827 tuberculosis Diseases 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 230000006459 vascular development Effects 0.000 description 1
- 230000006439 vascular pathology Effects 0.000 description 1
- 210000004127 vitreous body Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине и может быть использовано в офтальмологии. Устройство содержит контактную головку из материала с высокой теплопроводностью, форма которой повторяет форму глазного яблока пациента, систему изменения температуры контактной головки в виде пары термоэлектрических модулей, теплового демпфера с плавящимся веществом и систему автоматики в виде блока контроля и регулировки. Тепловой демпфер расположен между горячими спаями воздействующего термоэлектрического модуля и дополнительным термоэлектрическим модулем. Температура фазового перехода вещества теплового демпфера равна температуре термостабилизации горячего спая воздействующего термоэлектрического модуля. Изобретение позволяет повысить точность дозировки воздействия и упростить работу обслуживающего персонала. 1 ил.
Description
Изобретение относится к медицине и может быть использовано в офтальмологии.
В офтальмологической практике издавна широко используется влияние низких положительных температур при лечении различных заболеваний (холодные примочки, пузырь со льдом и др.).
Следует отметить, что наряду с положительными низкими температурами в настоящее время широко используется и отрицательная температура. В литературе [1] описан ряд экспериментов с температурой от -20 до -190oС с экспозицией 5-20 с. Наряду с гистологическими исследованиями установлено, что воздействие холода на ткани глаза в широком температурном диапазоне и кратковременной экспозиции не вызывает стойких изменений в склере, конъюнктиве, стекловидном теле, однако, лучшее действие для возникновения прочной хориоретинальной спайки оказывает более низкая температура с менее длительной экспозицией.
Из анализа большого числа экспериментальных работ выяснилось [1], что применение локальной гипотермии по своему воздействию на ткани глаза изучено в различных аспектах: длительности экспозиции, вида охлаждающего вещества и температурного режима, значения формы, веса, величины рабочей части инструмента, места приложения низкой температуры, воздействия холода на патогенную флору и др. Установлена прямая зависимость между кратковременностью экспозиции действия холода и применением низкой до -79oС и сверхнизкой до -190oС температуры. Выявлены терапевтический эффект локальной гипотермии без повреждающего действия холода на окружающие ткани глаза и при некоторых повреждениях роговой оболочки; гипотензивный - в случаях воздействия холода на цилиарное тело; возможность образования хориоретинальной спайки при криоретинопексии. Этими данными, подтвержденными морфологическими исследованиями и клиническими наблюдениями, обосновано внедрение гипотермии в офтальмологию.
Некоторые авторы отмечают перспективу локальной гипотермии в офтальмохирургии в области сосудистой патологии при аневризмах, ретините, гемангиоматозе, болезни Коатса и других, в лечении туберкулеза радужки, сосудистых бельм, для профилактики развития сосудов после кератопластики, в лечении химических ожогов роговицы и др.
К сожалению, следует отметить отсутствие в офтальмологической практике удобного устройства, позволяющего проводить направленное воздействие, как теплом, так и холодом, на оболочки переднего отрезка глазного яблока человека. Существующие на данное время устройства можно разбить на два типа. Первый - это уже отмеченные выше всевозможные холодные примочки, пузыри со льдом, грелки и др. Ко второму типу относится криоинструмент, работающий по принципу предварительного охлаждения рабочей части каким-либо хладагентом (жидкий азот, углекислота) и дальнейшего применения, пока инструмент не изменил свою температуру при контакте с окружающей средой. Недостатками и тех и других устройств являются неточность поддержания температуры и неудобство работы обслуживающего персонала.
Известно устройство для офтальмотермометрии [3], содержащее контактную головку из материала с высокой теплопроводоностью, форма которого повторяет форму глазного яблока пациента, тепловой демпфер в виде металлического цилиндра из материала с высокой теплоемкостью, систему измерения разности температур контактной головки и теплового демпфера в виде присоединенного к ним своими спаями термоэлектрического модуля и микровольтметр, регистрирующий разность потенциалов на термоэлектрическом модуле. Недостатком устройства является то, что оно не предназначено для температурного воздействия на глаз пациента, а также малая точность обеспечения температуры воздействия.
Для повышения точности и надежности локального температурного воздействия предлагается устройство, содержащее контактную головку из материала с высокой теплопроводностью, форма которого повторяет форму глазного яблока пациента, воздействующего и дополнительного термоэлектрических модулей с расположенным между ними тепловым демпфером, представляющим собой полый металлический цилиндр, наполненный веществом, температура фазового перехода которого равна температуре термостабилизации горячего спая воздействующего термоэлектрического модуля, подключенных к блоку контроля и регулировки, вход которого соединен с резистивными датчиками.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.
Устройство состоит из контактной головки 1, выполненной из инертных высокотеплопроводных материалов, допускающих общепринятые способы ее стерилизации, воздействующего термоэлектрического модуля 2, опорного теплового демпфера 3 в виде полого металлического цилиндра, наполненного веществом, температура фазового перехода которого равняется температуре термостабилизации горячего спая воздействующего термоэлектрического модуля 2, дополнительного термоэлектрического модуля 4, назначение которого состоит в отводе избытка тепла от теплового демпфера 3. Для отвода тепла от вторых спаев дополнительного термоэлектрического модуля 4 используется воздушный радиатор 5, который крепится к ручке 6. С конца ручки при помощи электрического разъема 7 выводятся проводные соединения с датчиков 8 на вход блока контроля и регулировки 9, а с его выхода - на термоэлектрические модули 2 и 4. Для электроизоляции термоэлектрических модулей 2 и 4 от контактной головки, теплового демпфера и радиатора проложены теплопроводящие керамические прокладки 10. Для термоизоляции от окружающей среды термоэлектрические модули 2 и 4 по бокам окружены термоизолирующей прокладкой 11.
Принцип работы предлагаемого устройства следующий. После предварительной анестезии передней поверхности глазного яблока закапыванием 0,5-1,0% раствора дикаина в конъюнктивальную полость, контактная головка 1 вводится в плотный контакт с глазным яблоком пациента. Лечащий врач задает на блоке контроля и регулировки 9 температуру, которой осуществляется воздействие на глаз. Подачей тока питания с блока контроля и регулировки 9 на воздействующий термоэлектрический модуль 2 осуществляется регулировка температуры контактной головки 1. Тепловой демпфер 3 и дополнительный термоэлектрический модуль 4 служат для точной регулировки температуры вторых спаев воздействующего термоэлектрического модуля 2, что необходимо для достижения точности поддержания температуры контактной головки 1. Суть использования подобного теплового демпфера состоит в следующем [2]. Известно, что фазовый переход кристаллических веществ происходит при строго определенном значении температуры. Это значение у некоторых кристаллических материалов находится в диапазоне 30-50oС (например, у галлия ≈30o). Если поместить в непосредственный тепловой контакт с таким материалом, находящимся в состоянии фазового перехода, тепловыделяющий элемент, то можно осуществить его термостабилизацию с очень высокой точностью. При этом возникает проблема отвода тепла, выделяемого элементом, от термостабилизирующего вещества, находящегося в состоянии фазового перехода. В предлагаемом решении такой отвод избытка тепловыделений осуществляется посредством дополнительного термоэлектрического модуля 4.
Термостабилизация горячих спаев воздействующего термоэлектрического модуля 2, осуществляемая в предлагаемом устройстве, позволяет повысить точность теплового воздействия. Это обусловлено характером зависимости температуры холодных спаев термоэлектрического модуля от температуры горячих спаев. Выражение для определения температуры холодных спаев Т0 при заданной температуре горячих спаев Т выглядит следующим образом:
где Q0 - холодопроизводительность термоэлектрического модуля, k - теплопроводность термоэлементов, R - электрическое сопротивление термоэлементов, I - ток питания, α- коэффициент термоЭДС, n - число термоэлементов.
где Q0 - холодопроизводительность термоэлектрического модуля, k - теплопроводность термоэлементов, R - электрическое сопротивление термоэлементов, I - ток питания, α- коэффициент термоЭДС, n - число термоэлементов.
Из этого соотношения следует, что в частности, для области температур Т= (300±50) К изменение температуры холодных спаев термоэлектрического модуля составляет примерно половину отклонения температуры горячих спаев, то есть ΔT0≈0,5ΔT. Таким образом, если температура горячих спаев поддерживается с точностью до 1%, то температура холодных до 0,5%.
Введение в устройство демпфера 3 позволяет в значительной степени повысить точность термостабилизации горячих спаев воздействующего термоэлектрического модуля 2 и, соответственно, точность локального теплового воздействия на глаз.
Поддержание вещества в состоянии фазового перехода контролируется с помощью резистивных датчиков 8.
Отвод тепла со вторых спаев дополнительного термоэлектрического модуля 4 осуществляется при помощи воздушного радиатора 5. Датчики температуры 8 служат для контроля над процессом теплового воздействия на глаз и поддержания температуры в заданных пределах. В случае аварийного выхода температуры за границы заданного диапазона блок контроля и регулировки 9 выключает ток питания и подает звуковой сигнал.
Для удобства хранения и эксплуатации, соединение устройства с блоком контроля и регулировки 9 выполнено разъемным.
Применение ЭВМ совместно с блоком контроля и регулировки 9 позволит проводить процесс воздействия по заданной программе, чередовать воздействие теплом и холодом, использовать данное устройство для диагностики различных офтальмологических заболеваний и т.д.
Источники информации
1. Золотарева М.М., Чвялева К.И., Василевич А.И. Гипотермия глазных заболеваний. /Минск: "Беларусь" 1979, 112 с.
1. Золотарева М.М., Чвялева К.И., Василевич А.И. Гипотермия глазных заболеваний. /Минск: "Беларусь" 1979, 112 с.
2. Алексеев В.А. Охлаждение радиоэлектронной аппаратуры с использованием плавящихся веществ. М.: Энергия, 1975.
3. Патент RU 2157081 "Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для офтальмометрии" Исмаилов Т.А. и др.
Claims (1)
- Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для теплового воздействия на передний отрезок глазного яблока человека, содержащее контактную головку из материала с высокой теплопроводностью, выполненную по форме глазного яблока, пару термоэлектрических модулей с расположенным между ними тепловым демпфером, подключенных к блоку контроля и регулировки, вход которого соединен с резистивными датчиками, отличающееся тем, что тепловой демпфер расположен между горячими спаями воздействующего термоэлектрического модуля и дополнительным термоэлектрическим модулем и выполнен в виде полого металлического цилиндра, наполненного веществом, температура фазового перехода которого равна температуре термостабилизации горячего спая воздействующего термоэлектрического модуля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001102961/14A RU2197197C2 (ru) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для теплового воздействия на передний отрезок глазного яблока человека |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001102961/14A RU2197197C2 (ru) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для теплового воздействия на передний отрезок глазного яблока человека |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2197197C2 true RU2197197C2 (ru) | 2003-01-27 |
| RU2001102961A RU2001102961A (ru) | 2003-08-10 |
Family
ID=20245496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001102961/14A RU2197197C2 (ru) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для теплового воздействия на передний отрезок глазного яблока человека |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2197197C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2332190C2 (ru) * | 2006-02-13 | 2008-08-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Термоэлектрическое устройство для контрастного температурного воздействия на глаз человека |
| RU2372061C2 (ru) * | 2006-02-03 | 2009-11-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для транспалпебрального охлаждения глаз человека |
| RU2400189C2 (ru) * | 2006-02-13 | 2010-09-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Термоэлектрическое устройство для контрастного температурного воздействия на глаз человека проточного типа |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0627207A1 (en) * | 1992-11-20 | 1994-12-07 | OKAMOTO, Shinseiro | Cornea operating method and apparatus |
| RU2157081C2 (ru) * | 1996-12-23 | 2000-10-10 | Дагестанский государственный технический университет | Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для офтальмотермометрии |
-
2001
- 2001-01-31 RU RU2001102961/14A patent/RU2197197C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0627207A1 (en) * | 1992-11-20 | 1994-12-07 | OKAMOTO, Shinseiro | Cornea operating method and apparatus |
| RU2157081C2 (ru) * | 1996-12-23 | 2000-10-10 | Дагестанский государственный технический университет | Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для офтальмотермометрии |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2372061C2 (ru) * | 2006-02-03 | 2009-11-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для транспалпебрального охлаждения глаз человека |
| RU2332190C2 (ru) * | 2006-02-13 | 2008-08-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Термоэлектрическое устройство для контрастного температурного воздействия на глаз человека |
| RU2400189C2 (ru) * | 2006-02-13 | 2010-09-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Термоэлектрическое устройство для контрастного температурного воздействия на глаз человека проточного типа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12076542B2 (en) | Applicator for cryoanesthesia and analgesia | |
| CN101663064B (zh) | 用于治疗睑板腺功能障碍的热处理的方法、系统和装置 | |
| US3238944A (en) | Temperature controlling device for living organs | |
| US9719977B2 (en) | Methods and systems for treating meibomian gland dysfunction using radio-frequency energy | |
| US3865116A (en) | Method of controlling tissue hypothermia | |
| US7367341B2 (en) | Methods and devices for selective disruption of fatty tissue by controlled cooling | |
| US3289749A (en) | Refrigerated medical apparatus and heating means therefor | |
| Iguchi et al. | Changes in vitreous temperature during intravitreal surgery | |
| RU2197197C2 (ru) | Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для теплового воздействия на передний отрезок глазного яблока человека | |
| CAMPBELL et al. | Clinical studies in laser photocoagulation | |
| TW201909946A (zh) | 眼表面疼痛緩解方法和實施其之裝置 | |
| RU2220649C2 (ru) | Полупроводниковое термоэлектрическое устройство для регулирования температуры трансфузионных средств | |
| RU2137448C1 (ru) | Устройство для локальной гипотермии глаза | |
| Kobylianskyi et al. | Complex of Thermoelectric Equipment for Diagnostics and Treatment of Ophthalmological Diseases | |
| CN121127188A (zh) | 用于减轻眼表不适的症状的制剂、装置和方法 | |
| WO2025111569A1 (en) | Ocular cooling devices and associated methods | |
| de Guillebon et al. | Corneal temperature measurements during retinal photocoagulation | |
| US20240285428A1 (en) | System and method for dynamic temperature control of ocular environment during ocular surgery | |
| Terzis et al. | Induced hyperthermia in brain tissue in vivo | |
| Wiesinger | Cryocautery and aqueous humor dynamics | |
| RU2612310C2 (ru) | Термоэлектрическое устройство для проведения тепловых косметологических процедур на лицо человека | |
| Birngruber et al. | The Role of Heat Dissipation in Living Tissue During and After Laser Exposure | |
| Conway | Cryosurgery: Cryosurgery of the Ciliary Body | |
| Dreyer | Design, Fabricate, and Test an in vitro System to Investigate Therapeutic Hypothermia in Porcine Eyes | |
| Orozco et al. | Endocapsular hyperthermia probe to prevent posterior capsular opacification |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050201 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070201 |