Научные основы разработки аппаратуры для общего криотерапевтического воздействия

• Автор: Баранов, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 376 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Техника и технология криогенной физиотерапии, постановка задачи исследований, выбор экспериментальной методики

1.1. Физическая теория общего криотерапевтического воздействия

1.2. Развитие техники технологии общей криотерапии

1.3. Теоретические основы моделирования процессов тепловых процессов в элементах криотерапевтического комплекса

1.4. Постановка задачи исследований, выбор экспериментальной методики

ГЛАВА 2. Математическое и программное обеспечение численных экспериментов

2.1. Физическая модель объекта общего криотерапевтического воздействия

2.2. Математическая модель объекта охлаждения

2.3. Удельные характеристики криотерапевтического комплекса
2.4. Физические модели элементов криотерапевтического комплекса
2.5. Математические модели основных элементов криотерапевтического комплекса
2.6. программное обеспечение математического эксперимента
ГЛАВА 3. Выбор технологических параметров процесса общего криотерапевтического воздействия
3.1. Исследование процесса охлаждения поверхности тела различными теплоотводящими средами
3.2. Исследование процесса объекта ОКВ в условиях естественной конвекции теплоносителя
3.3. Исследование процесса охлаждения объекта ОКВ в условиях вынужденной конвекции теплоносителя
ГЛАВА 4. Выбор эффективной схемы отвода теплоты из зоны общего криотерапевтического воздействия
4.1. Выбор схемы общего криотерапевтического воздействия
4.2. Исследование работы одноместного исполнительного устройства с рекуперативным отводом теплоты
4.3. Исследование работы криотерапевтического комплекса с конвективным отводом теплоты из объема исполнительного устройства
ГЛАВА 5. Выбор рефрижераторного цикла криостатирования исполнительного устройства одноместного криотерапевтического комплекса

5.1. Оценка эксплуатационных характеристик одноместного КТК с системой криостатирования на базе воздушного рефрижератора
5.2. Исследование работы криотерапевтического комплекса с рефрижератором на базе жидкостного квазицикла
5.3. Выбор оптимальных условий контактного теплообмена между теплоносителем и частицами криоагента
5.4. Математическая модель безнасадочного контактного теплообменника
5.5. Исследование работы безнасадочного теплообменника системы
криостатирования одноместного КТК
ГЛАВА 6. Выбор и обоснование конструкции исполнительного устройства одноместного криотерапевтического комплекса
6.1. Физическая модель исполнительного устройства одноместного криотерапевтического комплекса
6.2. Исследование процессов в объеме исполнительного устройства при восходящем движении потока теплоносителя
6.3. Исследование процессов в объеме исполнительного устройства при
нисходящем движении потока теплоносителя
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Словарь терминов
Список литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Криогенная медицина - новый быстро и динамично развивающийся раздел прикладной криогенной техники. Основу для развития этого научно - практического направления техники и физики низких температур составляют специфические эффекты, связанные с изменением свойств биологических объектов при криогенных температурах и реакции организма на интенсивное охлаждение. Во второй половине XX века широкое распространение и признание получили такие разделы криогенной медицины, как криоконсервация биопрепаратов и криохирургия [129,178]. В этих направлениях прикладной криогенной техники были достигнуты значительные практические успехи. На основе научных исследований и клинической практики сформировалась общепризнанная теория использования криогенных температур для решения медико-биологических задач, образовались научные школы в области медицинского применения криогенных технологий и разработки криогенной медицинской аппаратуры, налажено мелкосерийное производство специального криогенного оборудования.
Сравнительно новым разделом криомедицины является криотерапия-физиотерапевтическая методика, основанная на применении криогенных температур в качестве раздражающего физического фактора [111,129,218]. Это направление применения криогенных температур в медицине возникло только в конце XX века, поэтому по настоящее время находится в процессе становления.
Применение криогенных температур в физиотерапии в течение длительного времени основывалось на эмпирическом подходе, значительная часть публикаций по данной тематике носит феноменологический характер и не раскрывает физических причин достигаемых результатов. Для иллюстрации уровня, на котором находится медицинская теория криотерапевтического воздействия, достаточно сказать, что термином криотерапия объединяют две сходных по организации физического воздействия методики: общее и местное криотерапевтическое воздействие [288]. В тоже время локальное и общее физиотерапевтическое применение криогенных температур, принципиально различается как по способу дости-

Способы криостатирования объема устройства для размещения пациентов
Несмотря на очевидный исторический приоритет японских специалистов в области разработки техники и технологии криотерапии, наибольший практический опыт в этой области был накоплен в странах Западной Европы. В самой Японии методика общей криотерапии нашла применение только в одной частной клинике принадлежащей Т. Ямаучи, и после смерти разработчика была быстро забыта. Клиники Европы не стали приобретать японские установки из-за их высокой цены, а обратились к европейским специалистам с просьбой воспроизвести аналогичные системы. В процесс разработки криотерапевтических установок были вовлечены ученые Польши и ФРГ, следствием расширения круга разработчиков стало большое разнообразие вариантов конкретного исполнения криотерапевтической системы. Разработка криотерапевтических систем в Западной Европе отличалась тем, что конструкция устройства для размещения пациента оставалась практически неизменной, а весь технический прогресс сконцентрировался в области модернизации системы криостатирования зоны криовоздействия. Принципиальная схема многоместной криотерапевтической установки азотным охлаждением приведена на рис. 1.2.7.
Установка состоит из основной кабины 1 и шлюза 2. Криостатирование кабины и шлюза обеспечивают рекуперативные теплообменники - испарители 3, в которые по линии 4 поступает жидкий азот под давлением не менее 0,2 МПа. Управление подачей азота организовано «по температуре» в кабине, при помощи электромагнитных клапанов 5, пары криоагента отводятся в атмосферу через дренажные линии 6.