Читать онлайн «Низкотемпературные установки медицинского назначения. Ч. 1. Аппараты для общего криотерапевтического воздействия: Учеб. пособие»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УНИВЕРСИТЕТ ИТМО А. Ю. Баранов НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ УСТАНОВКИ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Часть 1 Аппараты для общего криотерапевтического воздействия Учебное пособие Санкт-Петербург 2016 УДК 615. 832. 9 ББК 53. 54 Б 24 Баранов А. Ю. Низкотемпературные установки медицинского на- значения. Ч. 1. Аппараты для общего криотерапевтического воздействия: Учеб. пособие. СПб. : Университет ИТМО, 2016. – 178 с. Учебное пособие содержит информацию о современном состоянии техники и технологии общей криотерапии. Последовательно изложены основы теплофизиче- ской теории процедур, описана основная аппаратура для их реализации. Приводит- ся обоснование значений технологических параметров процесса охлаждения тела пациента. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки бака- лавриата 14. 03. 01 Ядерная энергетика и теплофизика по дисциплине «Низкотемпера- турные установки медицинского назначения» и по направлению подготовки магистров 16. 04. 03 Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения по дисципли- не «Основы расчета и проектирования криотерапевтических систем» очной и заочной форм обучения. Рецензенты: кафедра физиотерапии и медицинской реабилитации ФГБОУ ВО СЗГМУ им. М. М. Мечникова Минздрава России (зав. кафедрой доктор мед. наук, проф. В. В. Кирьянова); доктор техн. наук А. Б. Сулин (ФГУП НИИ промышленной и морской медицины Феде- рального медицинского агентства) Рекомендовано к печати Советом факультета холодильной, криоген- ной техники и кондиционирования, протокол № 7 от 18. 03. 2016 г. Университет ИТМО − ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий, один из немногих российских вузов, получивших в 2009 году статус национального исследовательского университета. С 2013 года Университет ИТМО – участник программы повышения конкурентоспособности российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров, известной как проект «5 – 100». Цель Университета ИТМО – становление исследовательского университета мирового уровня, предпринимательского по типу, ориентированного на интернационализацию всех направлений деятельности. Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2016 © Баранов А. Ю. , 2016 2  УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ Т − температура теплоносителя, К Тi=n max – температура пассивной границы объекта общего криотера- певтического воздействия (ОКВ), К Т* − температура дефростации биологической ткани, К tтерм = –2,5 – терминальный температурный порог, °С tкр = –2 – критическая температура поверхности, °С tя − температура ядра тела человека, °С τmax − максимальная продолжительность охлаждения, с τэф − эффективное время (время обезболивания), мин q − плотность теплового потока, Вт/м2 qv – подвод теплоты от внутренних источников, Вт/м2 q2, q3, q4 – удельный поток теплоты в единицу объема исполнитель- ного устройства от объекта ОКВ, теплового ограждения соответст- венно, Вт/м3 Q – общий удельный подвод теплоты в единицу объема исполни- тельного устройства, кДж/м3 Q2 , Q3 – удельный подвод теплоты в единицу объема исполнитель- ного устройства от объекта ОКВ, теплового ограждения соответст- венно, Дж/м3 f0 – средняя площадь поверхности тела человека, м2 f2, f3, f4 – удельная площадь теплопередающей поверхности объекта охлаждения, тепловой изоляции, теплообменного устройства соот- ветственно, м2/м3 δо, δэ, δж, δм, δ4 – толщина оболочки, эпителия, жировой ткани, мы- шечной ткани, пластины теплообменного устройства, мм x, y, z – шаг разбиения объекта по координате, мм ra – удельная теплота парообразования жидкого азота, Дж/кг η – коэффициент полезного действия kг. д – индекс гипотермического дискомфорта, К/с Nv – удельная мощность привода рефрижератора Re − критерий Рейнольдса Gr − критерий Грасгофа Nu − критерий Нуссельта Pr − критерий Прандтля Ra − критерий Релея Bi – критерий Био 3 Fo − критерий Фурье БКТО – безнасадочный контактный теплообменник ВТХМ – воздушная турбохолодильная машина ЖКЦ – жидкостные квазициклы ИУ − исполнительное устройство (кабина пациента) КТК − криотерапевтический комплекс КТУ – контактное теплообменное устройство ЛКТ – локальная криотерапия ОКВ − общее криотерапевтическое воздействие ОС − окружающая среда СК − система криостатирования ФМ – физическая модель 4  ВВЕДЕНИЕ Для решения лечебных задач современная медицина использу- ет физические эффекты, связанные с энергетическим воздействием на организм в целом или на его отдельные участки.