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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen eines Körperabschnitts
eines Patienten, insbesondere des Kopfes.
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Eine
gezielte lokale Kühlung
ist bei diversen Indikationen oder Verletzungen zur Begrenzung der Schädigung des
Körpers
oder des Körperabschnitts von
Vorteil. Vor allem die Hypothermiebehandlung des akuten Schlaganfalls
und anderer akuter Hindruckerhöhungen
hat sich als sehr wirksam erwiesen. Durch die Hypothermie kann eine
Reduktion des Zellschadens und des konsekutiven Hirnödems mit
einer Erhöhung
des Hirndrucks (intracranial pressure (ICP)) erzielt werden. Nachdem
sich gezeigt hat, dass von einer zerebralen Temperaturabsenkung
bei geschädigtem
Hirngewebe insbesondere innerhalb der ersten Tage nach dem Schädigungsereignis
eine neuroprotektive Wirkung im Sinne einer Reduktion des Zelluntergangs
und des konsekutiven Begleitödems
ausgeht, ist es vor allem bei Kopf- beziehungsweise Hirnverletzungen
zum Teil für
den Patienten überlebensnotwendig,
die Kühlung
im Hirnbereich so schnell wie möglich
zu bewirken. Als mögliche
pathologische Anwendungsfälle
können
beispielsweise akute Hirnschädigungen
unterschiedlicher Genese (wie ein akuter Schlaganfall) oder die
Anwendung unmittelbar nach einer Reanimation bei Herz-Kreislauf-Stillständen unterschiedlicher
Ursache oder Hirnödem-Therapien
bei akuten Hirngewebsschädigungen
(wie z. B. nach Schlaganfällen
(Hirninfarkt, Hirnblutung, Subarachnoidalblutung), nach einem Schädel-Hirn-Trauma
oder nach Hirngewebsentzündungen)
genannt werden.
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Im
Rahmen der Hypothermiebehandlung wird eine gezielte Erniedrigung
der Temperatur im geschädigten
Körperbereich
erwirkt, wozu man sich auch zur Kühlung des Kopfes beispielsweise
einer Kühldecke
bedient, mit denen der Patient fast vollständig abgedeckt wird, was zur
Folge hat, dass der Patient insgesamt heruntergekühlt wird.
Daneben ist es bekannt, lokale Eispackungen zu positionieren, gekühlte Infusionen
zu verabreichen oder Waschungen mit Eiswasser anzuwenden. Die erreichbaren Kühlzeiten
sind jedoch häufig
sehr lang. Vor allem bei der eingangs beschriebenen Ganzkörperkühlung unter
Verwendung der Kühldecken
sind beachtliche Nebenwirkungen gegeben, wie ein sich häufig einstellendes
starkes Zittern, dem nur durch ein tiefes Koma entgegengewirkt werden
kann, häufig
treten auch schwere Lungenentzündungen,
eine Sepsis oder eine Hypotonie auf.
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Nachteilig
ist des weiteren, dass diese beschriebenen Kühlmöglichkeiten vor allem bei Unfällen vor
Ort nicht zur Verfügung
stehen. Beispielsweise bei Kfz-Unfällen ist in der Regel erst
ein Transport des Verletzten in das nächst liegende Krankenhaus von
Nöten,
wo dann mit der Hypothermiebehandlung erst begonnen werden kann.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Einrichtung zur
Hypothermiebehandlung anzugeben, die insbesondere im Falle einer Kopf-
oder Hirnschädigung
schnell eingesetzt werden kann, und mit der eine rasche Temperaturerniedrigung
im zum behandelnden Körperabschnitt
möglich
ist.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist erfindungsgemäß eine Einrichtung zum Kühlen eines
Körperabschnitts
eines Patienten, insbesondere des Kopfes, vorgesehen, umfassend
- a) ein tragbares Steuergerät enthaltend
- – eine
Kälteerzeugungseinrichtung
(23) zum Kühlen
eines flüssigen
Kältemittels,
- – eine
Pumpe (24) zum Fördern
des Kältemittels,
- – eine
Steuerungseinrichtung (21) zum Steuern des Betriebs der
Kälteerzeugungseinrichtung (23),
- – sowie
zu einem Einlass und einem Auslass für zu- und abzuführendes
Kältemittel
führende
Kältemittelleitungen,
- b) ein in seiner Form der des zu kühlenden Körperabschnitts angepasstes,
flächiges
Körperkühlteil (4),
insbesondere in Form einer Kopfhaube (5), mit einem Einlass
(18) und einem Auslass (19) für zu- und abzuführendes
Kältemittel
sowie integrierten Leitungen (29) zur Kältemittelführung,
- c) ein schlauchartiges Verbindungselement (3) mit einer
Hin- und einer Rückleitung
(15) zum Verbinden des Auslasses (13) und des
Einlasses (12) des Steuergeräts (2) mit dem Einlass
(18) und dem Auslass (19) des Körperkühlteils
(4),
wobei das Steuergerät (2), das Verbindungselement
(3) und das Körperkühlteil (4)
im miteinander verbundenen Zustand einen geschlossenen Kältemittelkreislauf,
in dem bei Betrieb der Pumpe (24) das Kältemittel zirkuliert, bilden.
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Zentrales
Merkmal der erfindungsgemäßen Hypothermie-Einrichtung
ist, dass sie komplett tragbar ist. Es besteht also grundsätzlich die
Möglichkeit, sie
beispielsweise im Notarztwagen zu transportieren, um bereits lokal
am Unfallort sofern erforderlich mit der Hypothermiebehandlung zu
beginnen und so wertvolle Zeit zu gewinnen. Hierfür ist lediglich
das Körperkühlteil,
also im Falle einer Kopfkühlung
die Kopfhaube zu setzen und über
die Verbindungsleitungen mit dem Steuergerät zu verbinden. Der Kältemittelkreislauf
selbst ist geschlossen, das heißt,
es ist ein geschlossenes, geringes Volumen aktiv zu kühlen, was
durch die Zirkulation und die Aktivität der Kälteerzeugungseinrichtung sehr
schnell erfolgen kann, so dass eine sehr schnelle Kühlung des
relevanten Bereichs auch in großer
Tiefe erfolgen kann.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
ermöglicht
es folglich, zum einen sehr flexibel und unter großem Zeitgewinn
behandeln zu können,
zum anderen kann eine sehr schnelle Kühlung des relevanten Körperbereichs,
also beispielsweise des Hirns erfolgen. Eine Kühlung des Gehirns um ca. 3–4 Grad
wird innerhalb von ca. 1,5–2
Stunden erreicht. Dies allein durch Kühlung über die aufgesetzte Kühlhaube
durch den Schädelknochen
hindurch.
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Die
Handhabung der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist äußerst einfach,
so dass sie schnell hergerichtet und in Betrieb genommen werden
kann, nachdem erfindungsgemäß an den
Ein- und Auslässen
und am schlauchartigen Verbindungselement Verbindungsmittel vorgesehen
sind, die beim Lösen der
jeweiligen Verbindung die jeweilige Leitung und damit das jeweilige
Volumen flüssigkeitsdicht
abschließen. Über diese
Verbindungsmittel, die beispielsweise als Steck- oder Dreh-Steck-Kupplungen ausgebildet
sind und ein sehr einfaches Setzen und Lö sen zulassen, wird sichergestellt,
dass das Kältemittel
im jeweiligen Volumen verbleibt. Das heißt, im schlauchartigen Verbindungselement
ist, auch wenn es nicht gesetzt ist, das Kältemittel enthalten, ebenso in
der Kühlhaube
wie auch den Leitungen im Inneren des Steuergeräts. Wird das Verbindungselement
an den entsprechenden Komponenten angeschlossen, ist automatisch
der geschlossene Kreislauf gebildet, der das Kältemittel bereits beinhaltet.
Es ist folglich nicht nötig,
zur Inbetriebnahme Kältemittel
einzufüllen,
vielmehr ist die Einrichtung zu jedem Zeitpunkt betriebsbereit.
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Wenngleich
zur Kälteerzeugung
jedwede Kälteerzeugungseinrichtung
verwendet werden kann, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des
Erfindungsgedankens vor, hierzu ein oder mehrere Peltier-Elemente
zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass der gesamte Kühlbetrieb
elektrisch gesteuert erfolgt, etwaige Verdampfermittel wie bei der
Verwendung einer Verdampfereinrichtung oder dergleichen oder Fett
oder Öl
bei Verwendung etwaiger Kältepumpen
etc. sind nicht von Nöten,
was insbesondere im Hinblick auf die hohen Anforderungen an die Hygiene
und Sterilität
bei Verwendung der Einrichtung zur Kopfbehandlung von Vorteil ist.
Dem oder den Peltier-Elementen kann wenigstens ein Wärmetauscher,
insbesondere ein Kupfer-Wärmetauscher zugeordnet
sein, an dem der Wärmeaustausch
mit dem Kältemittel
erfolgt. Das heißt,
das Kältemittel
zirkuliert durch den aktiv gekühlten
Wärmetauscher,
wo es aktiv gekühlt
wird.
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Hinsichtlich
der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Einrichtungen sind unterschiedliche Ausgestaltungen
denkbar. Bei einer ersten Erfindungsalternative kann vorgesehen
sein, dass der Steuerungseinrichtung eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben
einer Soll-Temperatur für
das Kältemittel zugeordnet
ist, und dass ein die Ist-Temperatur des von der Kälteerzeugungseinrichtung
abgegebenen Kältemittels
aufnehmender Messaufnehmer vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinrichtung
den Betrieb der Kälteerzeugungseinrichtung
in Abhängigkeit des
gegebenen Ist-Temperaturwerts und des eingestellten Soll-Temperaturwerts
steuert. Das heißt,
der behandelnde Arzt wählt
eine gewünschte
Kältemittel-Soll-Temperatur
vor, wobei das Kältemittel
soweit abgekühlt
wird, bis die Ist-Temperatur der Soll-Temperatur entspricht. Im Hinblick auf
ein möglichst schnelles
Herunterkühlen
im relevanten Körperbereich
sind relativ niedrige Soll-Temperaturen von Nöten, beispielsweise im Bereich < 5° C, wobei
im Hinblick auf das relativ geringe und geschlossene Kältemittelvolumen
die gewünschte
Soll-Temperatur sehr schnell, in der Regel im Bereich weniger Minuten
erreicht werden kann. Damit einhergehend kann der zu behandelnde
Körperbereich,
beispielsweise das Gehirn, sehr schnell aktiv gekühlt werden.
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Eine
Erfindungsalternative zur Vorgabe einer Kältemittel-Soll-Temperatur sieht
vor, dass der Steuerungseinrichtung ein Anschlusseingang für einen Messwertgeber
beziehungsweise Messaufnehmer, der die Temperatur an dem oder im
Inneren des Körperabschnitts,
insbesondere im Schädelinneren
aufnimmt, zugeordnet ist, und dass eine Eingabeeinrichtung für eine am
Messort zu erreichende Soll-Temperatur
vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinrichtung den Betrieb der
Kälteerzeugungseinrichtung
in Abhängigkeit
des gegebenen Ist-Temperaturwerts und des eingestellten Soll-Temperaturwerts
steuert. Bei dieser Erfindungsausgestaltung erfolgt eine lokale
Messung im Inneren des Körperabschnitts,
also beispielsweise im Schädelinneren
beziehungsweise im Gehirn selbst. Als Regelgröße wird bei dieser Ausgestaltung
die gewünschte
Soll-Innentemperatur eingestellt, die zu erreichen ist. Die Steuerungseinrichtung
betreibt nun die Kälteerzeugungseinrichtung derart,
dass die gewünschte
Soll-Temperatur möglichst
schnell erreicht und natürlich
auch gehalten wird. Sofern erforderlich kann auch ein Messaufnehmer
für die
Kühlmittel-Ist-Temperatur
vorgesehen sein, wenn dies für
die Regelung von Nöten
oder von Vorteil ist.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, eine Einrichtung
zur Erfassung der Kältemittelfördermenge
zu verwenden, wobei bei Unterschreiten einer Mindestmenge ein Alarmsignal über die
Steuerungseinrichtung ausgebbar ist. Hierüber wird quasi der Pumpenbetrieb überwacht
und unmittelbar ein Alarmsignal gegeben, wenn offensichtlich kein
Kältemittel
mehr zirkuliert, sei es dass entweder die Pumpe defekt ist oder
dass aus irgend einem Grund eine Leitung verstopft ist und infolgedessen nur
ein geringer oder gar kein Kältemittelfluss
mehr detektiert wird. Das Alarmsignal wird natürlich nur dann gegeben, wenn
die Einrichtung betriebsbereit ist, wenn also die Verbindungsleitungen
und die Kopfhaube etc. ge steckt sind, wozu beispielsweise eine entsprechende
Steckerkennung vorgesehen ist.
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Die
maximale Kühlung
des Kältemittels
kann abhängig
von der Art des verwendeten Kältemittels begrenzt
sein. Bevorzugt wird Wasser als Kältemittel verwendet, wobei
in diesem Fall die maximale Kühlung
beziehungsweise die minimale Temperatur, die mit der Kühlung erreicht
werden darf, auf beispielsweise 2° C
begrenzt ist, um eine Vereisung zu vermeiden. Die Kühlungsbegrenzung
ist unabhängig
davon, ob nun die Einrichtung den Kühlprozess auf Basis eines eingegebenen
Kältemittel-Soll-Temperaturwerts
oder eines Soll-Temperaturwerts im Körperinneren regelt, vorteilhaft.
Alternativ zur Verwendung von Wasser ist auch der Einsatz einer
Kühlsohle
oder dergleichen denkbar.
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Um
etwaige durch die Kühlung
auftretende Volumenänderungen
des Kältemittels
aufzufangen ist im Steuergerät
zweckmäßigerweise
ein Kältemittelbehälter vorgesehen,
der als Ausgleichsbehälter für eine von
dem Kältemittel
gegebenenfalls vollzogene Volumenänderung dient. Dieser weist
gegebenenfalls eine Zugangsöffnung
auf, um im Rahmen einer beispielsweise monatlich erfolgenden Wartung einen
etwaigen Kältemittelverlust,
der beispielsweise beim Zusammenstecken der einzelnen Einrichtungen
auftritt, auszugleichen.
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Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens sieht
vor, dass alle elektrischen oder elektronischen Komponenten des
Steuergeräts
mit einer Betriebsspannung von maximal 24 V betreibbar sind. Dies
ermöglicht
einen Einsatz auch im Notarztwagen, dessen Bordnetzspannung in der Regel
kleiner als 24 V ist. Auch ist im Hinblick auf eine solche Spannungsbegrenzung
die Verwendung von Akkumulatoren oder dergleichen, die im Steuergerät integriert
sein können
und einen autarken Betrieb beispielsweise direkt an der Unfallstelle
ermöglichen,
möglich.
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Sämtliche
Leitungen, also sowohl die im Inneren des Steuergeräts als auch
insbesondere die des schlauchartigen Verbindungselements sollten eine
thermische Isolierung aufweisen. Das schlauchartige Verbindungselement,
das je nach Einsatzzweck bis zu 2 m lang sein kann, kann ein einteiliges
Element sein, in dem eine Hin- und Rückleitung ausgebildet ist,
es kann sich aber auch um zwei separate Schlauchabschnitte, die
gegebenenfalls über die
Isolierung zusammengefasst sind, handeln.
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Das
Körperkühlteil selbst,
insbesondere die Kopfhaube, ist zumindest an seiner dem Körper zugewandten
Seite aus Silikon gefertigt. Silikon ist hautverträglich, widerstandsfähig, hochhitzebeständig (sterilisierbar)
und auch für
Allergiker geeignet. Darüber
hinaus bietet es eine sehr hohe Wärme- und in diesem Fall Kälteleitfähigkeit.
Um eine Zirkulation des Kühlmittels,
also beispielsweise des Wassers durch die Haube zu ermöglichen,
weist diese eine dem Körper
zugewandte inere Silikonhaut und eine dem Körper abgewandte äußere Silikonhaut
auf, zwischen denen die Kältemittelleitungen
ausgebildet sind. Hierzu sind Stege z.B. aus Silikon vorgesehen, die
so positioniert beziehungsweise gelegt sind, dass das Kältemittel
vom Einlauf bis zum Ablauf möglichst großflächig über die
gesamt Fläche
der inneren Silikonseite zirkuliert, um beispielsweise den Kopf
möglichst
großflächig kühlen zu
können.
Auch das Körperkühlteil,
also beispielsweise die Kopfhaube, sollte an der dem Körper abgewandten
Seite eine thermische Isolierung aufwiesen, um ein Erwärmen des Kältemittels
zu vermeiden. Die Außenisolierung
sollte in jedem Fall zweckmäßiger Weise
eine Neoprenisolierung sein.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Einrichtung im betriebsbereiten
Zustand, und
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2 eine
Prinzipdarstellung der wesentlichen Komponenten des tragbaren Steuergeräts.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Hypothermie-Behandlungseinrichtung 1 bestehend
aus einem Steuergerät 2,
einem schlauchartigen Verbindungselement 3 sowie einem
Körperkühlteil 4 in Form
einer Kopfhaube 5.
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Das
Steuergerät 2 ist
kleinformatig und tragbar, es wiegt im einsatzfähigem Zustand ca. 8 kg einschließlich der
Kältemittelbefüllung, kann
also ohne weiteres an jeden Ort transportiert werden. Die Versorgung
der elektrischen oder elektronischen Komponenten erfolgt über einen
Netzanschluss 6, z.B. einem Netzstecker, dem – sollten
die elektrischen oder elektronischen Komponenten eine Betriebsspannung von
beispielsweise 12 V (entsprechend einer Kfz-Bordnetzspannung, an
die der Netzstecker 6 angeschlossen wird) besitzen – ein entsprechender Transformator
nachgeschalten ist. Zusätzlich
kann eine Stromversorgung 34 in Form von Akkumulatoren
vorgesehen sein, die einen autarken Betrieb auch an Stellen zulässt, wo
keine Netzspannung zur Verfügung
steht.
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Die
Inbetriebnahme erfolgt über
eine Netz-Ein/Aus-Schalter 7, der zwingend zu betätigen ist,
um den Kühl-
und Pumpprozess überhaupt
in Gang bringen zu können. Über eine
Pumpen-Ein/Aus-Schalter 8 wird der Betrieb der nachfolgend
noch beschriebenen Pumpe geregelt. Ferner ist eine Temperatureingabemöglichkeit 9 vorgesehen, umfassend
ein Display 10, an dem die entsprechend eingestellte Kältemittel-Soll-Temperatur
angezeigt wird, sowie zwei Tasten, dargestellt durch die Symbole „+" und „–„ zum Erhöhen oder
Erniedrigen der eingestellten Temperatur.
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Ferner
ist alternativ oder zusätzlich
eine Anschlusseinrichtung 11, an die ein Messaufnehmer, der
die Temperatur am Behandlungsort im Inneren des Körpers misst,
also beispielsweise die Hirninnentemperatur, vorgesehen, dargestellt
durch das gestrichelte Kreissymbol. Dies ist optional und kann zusätzlich vorgesehen
sein, sofern ein solcher Messaufnehmer beziehungsweise generell
die Messung der Temperatur vor Ort möglich ist.
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Weiterhin
sind ein Einlass 12 und ein Auslass 13 für Kältemittel,
das dem Steuergerät
zu- oder von diesem abgeführt
wird, vorgesehen. An den Auslässen
ist im gezeigten Beispiel über
geeignete Verbindungsmittel 14 eine schlauchartige Verbindungsleitung
bestehend aus zwei separaten Schlauchabschnitten 15, von
denen einer zur Hin- und der andere zur Rückleitung des Kältemittels
dient, angeschlossen. Die Verbindungsmittel 14 wie auch
die Anschlüsse 12, 13 verfügen über Schnellkupplungen in
Form einfach zu bedienender Steck- oder Dreh-Steck-Verbindungselemente.
Diese sind so ausgebildet, dass Sie die jeweils damit verbundene Leitung
vollständig
dicht abschließen.
Sind also die beiden Schläuche 15 nicht
gesteckt, sind die beiden Anschlüsse 12, 13 wie
auch die Schläuche
selbst an den endsprechenden Enden vollständig dicht geschlossen.
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Über entsprechende
Verbindungsmittel 16 ist jeder Schlauch 15, der über eine
geeignete Außenisolierung 17,
z.B. eine Neoprenschicht isoliert ist, mit den entsprechenden Ein-
und Aulässen 18, 19 der
Kühlhaube 5 verbunden.
Auch diese Verbindungsmittel 16 wie auch die Ein- und Auslässe 18, 19 sind
als einfache, schnell bedienbare Steckkupplungen oder Steck-Dreh-Kupplungen
ausgebildet, die nach dem Lösen
den jeweiligen Leitungsabschnitt vollständig dicht schließen.
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Die
Kühlhaube
verfügt über eine
nicht näher gezeigte
innere und äußere Silikonlage,
zwischen denen eine Vielzahl von mäanderartig verlaufenden Kanälen, in
denen das zugeführte
Kältemittel
zirkuliert, ausgebildet sind. Nach außen hin ist auch die Kühlhaube 5 über eine
Neoprenauflage 20 isoliert.
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Die
gesamte Bedienung der Einrichtung ist einfach und kann schnell erfolgen.
Es ist lediglich erforderlich, die beiden Schläuche 15 am Steuergerät 2 beziehungsweise
der Kopfhaube 5 anzuschließen. Nachdem die jeweiligen
Verbindungsmittel oder Kupplungen vollständig dicht schließen, verbleibt
im jeweiligen Teil das Kältemittel,
bevorzugt Wasser, es muss also nicht extra eingefüllt werden.
Insgesamt bildet sich nach dem Zusammenstecken ein geschlossener
Kältemittelkreislauf
aus, worauf bezüglich 2 noch
eingegangen wird.
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2 zeigt
eine Prinzipskizze der relevanten Einrichtungskomponenten. Gezeigt
ist eine Prinzipdarstellung des Steuergeräts 2. Dieses umfasst
eine Steuerungseinrichtung 21, z.B. einen geeigneten Mikroprozessor,
sowie zwei Wärmetauscher 22 mit
jeweils einem über
die Steuerungseinrichtung 21 gesteuerten Peltier-Elemente 23,
das der Kälteerzeugung
dient. Die Kälteerzeugung
erfolgt also rein elektrisch. Die Peltier-Elemente 23 werden
selbstverständlich
wie alle anderen elektrischen Komponenten auch über den Netzanschluss 6 oder
die Stromversorgung 34 versorgt.
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Ferner
ist eine Pumpe 24, bei der es sich bevorzugt um eine Gleichstrompumpe
handelt, vorgesehen, die im Kältemittelkreislauf
integriert ist. Diese wird bei Betätigung des Pumpenschalters 8 in
oder außer
Betrieb genommen. Gegebenenfalls kann, wie durch die gestrichelte
Linie gezeigt ist, der Pumpenbetrieb auch beispielsweise hinsichtlich
der Pumpleistung oder dergleichen über die Steuerungseinrichtung 21 gesteuert
werden.
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Vorgesehen
ist ferner ein Messaufnehmer 25, der der Ermittlung der
Kältemittel-Vorlauftemperatur
dient, und der mit der Steuerungseinrichtung 21 verbunden
ist. Hierüber
wird die Ist-Temperatur des Kältemittels
bestimmt. Die Steuerungseinrichtung 21 vergleicht diese
nun mit der an der Eingabeeinrichtung 9 eingegebenen Soll-Temperatur
und regelt entsprechend den Betrieb der Kälteerzeugungseinrichtung, mithin
also der Peltier-Elemente 23.
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Im
Kreislauf eingebunden ist ferner ein Ausgleichsbehälter 26,
der quasi ein Kältemittelreservoir darstellt
und etwaige Volumenausdehnungen auffängt.
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Gezeigt
ist ferner ein weiterer Messaufnehmer 27, der zur Ermittlung
einer Mindestdurchflussmenge bei Betrieb der Einrichtung 1 dient.
Unterschreitet die Mindestdurchflussmenge aus welchen Gründen auch
immer einen Mindestdurchflusswert, so wird über die Steuerungseinrichtung 21,
die dies erfasst, ein Alarmsignal, z.B. in Form eines Tons, über die
Alarmeinrichtung 28 ausgegeben.
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Über die
beiden Schläuche 15,
die auch hier gesteckt dargestellt sind, wird das Kältemittel
der Kopfhaube 5 zugeführt,
wobei in 2 als Prinzipdarstellung primär die hier
mäanderförmig gezeichneten
Kanäle 29,
durch die das Kältemittel
zirkuliert, gezeigt sind.
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Wird
nun die Einrichtung 1 in Betrieb genommen, so wird zunächst die
Kopfhaube 5 übergezogen.
Anschließend
werden die Schläuche 15 an
der Kopfhaube 5 und dem Steuergerät 2 angesteckt. Der Kreislauf
ist geschlossen und mit Kältemittel,
bevorzugt üblichem
Leitungswasser, gefüllt,
und damit sofort betriebsbereit.
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Der
Arzt wählt
nun über
die Eingabeeinrichtung 9 die gewünschte Kältemittel-Soll-Temperatur, nachdem
er über
den Netzschalter 7 das Steuergerät 2 eingeschalten
hat. Anschließend
wird über
den Schalter 8 die Pumpe eingeschalten. Die Steuerungseinrichtung 21 vergleicht
nun den eingegebenen Soll-Temperaturwert mit dem vom Messaufnehmer 25 gemessenen
Ist-Temperaturwert und steuert die Peltier-Elemente 23 entsprechend
an. Das Wasser wird über
die Pumpe 24 in den Leitungen, die in 2 doppelt
gestrichelt gezeichnet sind, gepumpt und gelangt über die
Verbindungsschläuche 15 zur Kühlhaube.
Der Wärmeaustausch
erfolgt an den Wärmetauschern 22,
die Wärmeabfuhr über entsprechende
Kühllüfter 30,
die die Wärme
beispielsweise nach oben über
entsprechende Luftabfuhrschlitze 35 aus dem Steuergerät 2 ausblasen.
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Die
Kühlung
des relativ geringen Kältemittelvolumens
(dieses beträgt
beispielsweise ca. 5 Liter) auf die gewünschte eingestellte Soll-Temperatur kann
sehr schnell erfolgen, üblicherweise
innerhalb weniger Minuten, nachdem zum einen eine sehr große Kühlleistung über die
Peltier-Elemente 23 erreicht werden kann, zum anderen ist
wie beschrieben das Volumen relativ gering. Die Kühlung des
Kopfes und damit im Schädelinneren
des Gehirns ist infolgedessen sehr schnell möglich, eine Temperaturerniedrigung
um 3–4
Grad kann innerhalb von ca. 1 ½–2 Stunden
erreicht werden.
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2 zeigt
ferner die alternative oder zusätzliche
Möglichkeit,
die Regelung der Kälteerzeugung
nicht auf Basis einer Kältemittel-Soll-Temperatur
vorzunehmen, sondern auf Basis einer eingegebenen Soll-Temperatur
im zu behandelnden Körperbereich.
Hierfür
ist ein Messaufnehmer 31 vorgesehen, der über eine
geeignete Öffnung 32 in
der Kopfhaube 5, die beispielsweise über einen Klettverschluss oder
dergleichen geöffnet
und geschlossen werden kann, durch eine entspre chende Schädelöffnung in
das Gehirn eingeführt
werden kann. Der Messaufnehmerausgang kann entweder unmittelbar oder über ein
gegebenenfalls zwischengeschaltetes Lebenserhaltungsgerät 33 auf
den Eingang 11 am Steuergerät 2 und damit der
Steuerungseinrichtung 21 gegeben werden. Sobald diese einen
entsprechenden Anschluss eines solchen Messaufnehmers 31 ermittelt,
kann beispielsweise automatisch umgeschalten werden und über die
Eingabeeinrichtung 9 nachfolgend die Soll-Temperatur im
Inneren des Behandlungsbereichs, also nicht mehr des Kältemittels eingegeben
werden. Beispielsweise gibt der Arzt in diesem Fall 33° C oder 34° C, je nach
gewünschter Kühlung ein.
Die Steuerungseinrichtung vergleicht dann automatisch die jeweils
gemessene Ist-Temperatur mit der eingegebenen Soll-Temperatur und
regelt die beiden Peltier-Elemente 23, von denen natürlich auch
mehrere vorgesehen sein können,
entsprechend auch mehrere Wärmetauscher.
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Unabhängig davon,
welcher Regelungsbetrieb realisiert beziehungsweise eingestellt
ist, ist in der Steuerungseinrichtung 21 ein Temperaturwert hinterlegt,
der vom Kältemittel
nicht unterschritten werden darf, das heißt, eine zu starke Kühlung soll vermieden
werden. Wird als Kältemittel
Wasser verwendet, sollte der Temperaturwert beispielsweise 2°–3° C betragen,
um zu vermeiden, dass es zur Eisbildung im geschlossenen Kreislauf
kommt.
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Die
Dimensionierung des Steuergeräts 2 kann,
nachdem relativ wenige Komponenten von Nöten sind, relativ klein sein.
Die Abmessungen können beispielsweise
ca. 49 cm × 19
cm × 42
cm (Breite, Höhe,
Tiefe) betragen. Auf diese Weise ist ein einfacher Transport sichergestellt.