Zařízení pro aplikaci hypotermie

František Tomeček

Disertační práce

Arrangement for Hypothermia Application

Anotace:

Disertační práce tvoří komplexní studii zabývající se návrhem chladicího zařízení, určeného pro aplikaci stavu hypotermie neinvazivním způsobem. Práce obsahuje kromě základních informací také technické výpočty a počítačové simulace potřebné pro návrh zařízení pracujícího na principu termoelektrického chlazení. Konstrukce navrženého zařízení vycházela z patentu č. 303114 a stanovených požadavků, z nichž některé reprezentovaly podněty odborníků z Fakultní nemocnice Ostrava. Praktickým výsledkem je fyzikální model chladicího zařízení určený pro hlavu novorozence, který umožňuje komfortně odvést z lidského těla teplo za účelem navození stavu mírné hypotermie. Hlavním cílem konstrukčního návrhu bylo inovovat některé užitné vlastnosti a zároveň eliminovat nevýhody stávajících zařízení, především pak jejich imobilitu a závislost na ledu. Při koncepci návrhu se kladl důraz na jednoduchost a praktičnost, přičemž vnější design byl pojat jako druhořadá záležitost. V rámci řešení problematiky byly kromě metod tvořivosti použity také nejmodernější inženýrské postupy a technologie, mezi něž patří například počítačové simulace a digitální prototypování, 3D tisk či 3D skenování. Byly provedeny stovky počítačových simulací, jejichž účelem bylo z řady variant vybrat nejvhodnější řešení. Zařízení bylo rozpracováno do podoby, ve které jej lze použít pro testování v laboratorních podmínkách. Na zhotoveném zařízení byly prováděny experimenty za účelem ověření funkčnosti. Z bezpečnostních a etických důvodů se navržené zařízení neodzkoušelo přímo na hlavě novorozence. Není tedy prokázáno, zda lze jeho použitím navodit stav mírné hypotermie v oblasti mozku. Z konstrukčního hlediska se jedná o zařízení s velkou přidanou hodnotou, neboť většina komponent zařízení je zcela originální a byly navrženy právě pro tuto aplikaci. Dílčí funkce zařízení se laboratorně ověřily. Pro tyto účely byly navrženy a realizovány jednotlivé experimenty, pomocí nichž mohly být teoretické výsledky ověřeny v praxi. Z ekonomického hlediska by se v budoucnu mohlo jednat o nový komerční produkt s inovovanými užitnými vlastnostmi, který má základní předpoklady k tomu, aby mohl uspět na trhu.

Abstract:

Dissertation thesis consists of complex study on the design of the cooling device designed for application hypothermia. Dissertation thesis contains basic information, all the calculations and simulations that are necessary for the design of devices operating on the principle of thermoelectric cooling. The construction of the device was based on patent n.303114 and requirements, which represented the ideas of experts from the University Hospital Ostrava. The practical result of the dissertation is a realistic model of the cooling device for the head of the newborn, which allows comfortable distract from the human body heat to induce hypothermia. The main aim of the design was to upgrade some of the functional characteristics and eliminate the disadvantages of existing devices, especially their immobility and dependence on ice. During design concept I was trying to achieve simplicity and practicality, while the exterior design was conceived as a secondary matter. In solving the problems were used methods of creativity and advanced engineering techniques and technologies such as computer simulation and digital prototyping, 3D printing and 3D scanning. There have been many computer simulations, in order to select the most appropriate alternatives of solve. The device was worked into a form in which it can be used for testing in laboratory conditions. Device has been experimentally verified. For safety and ethical reasons was not designed devices tested directly on a living object. It is not demonstrated whether the use of the proposed device to induce a state of mild hypothermia in the brain. It is a device with high added value, because most of the components of this device is completely original and have been designed specifically for this device. Individual functions of the device were laboratory tested. They were designed and realized experiments by which the theoretical results was verified in practice. From an economic point of view this is a new commercial product with innovative use properties, which has basic characteristics and potential to succeed in the market.

Klíčová slova

Hypotermie, Novorozenec, Hlava, Chlazení, Peltierův článek, Termoregulace

Keywords

Hypothermia, Newborn, Head, Cooling, Peltier modul, Thermoregulation

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 6. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 23. 11. 2017
• Vedoucí: Ladislav Kovář
• Oponent: Vítězslav Stýskala, Radek Knoflíček, Michal Hladík

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta strojní

Doktorský studijní program / obor:
Strojní inženýrství / Stavba výrobních strojů a zařízení