Математическое моделирование и теоретические исследования термоэлектрической системы для извлечения инородных объектов из тела человека методом примораживания
DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-1-94-101
УДК 621.362
Исмаилов Т. А., Евдулов О. В., Насрулаев А. М.
Ключевые слова: извлечение инородных объектов, примораживание, термоэлектрическая система, математическое моделирование, теплофизические процессы, численный эксперимент.
УДК 621.362
Математическое моделирование и теоретические исследования термоэлектрической системы для извлечения инородных объектов из тела человека методом примораживания
Ссылка для цитирования: Исмаилов Т.А., Евдулов О.В., Насрулаев А.М. Математическое моделирование и теоретические исследования термоэлектрической системы для извлечения инородных объектов из тела человека методом примораживания.// Вестник Международной академии холода. 2021. № 1. С. 94-101. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-1-94-101
Аннотация
Проведено математическое моделирование и исследование термоэлектрической системы (ТЭС) для извлечения инородных объектов из тела человека методом примораживания. В качестве объекта исследований выступает конструкция, содержащая специальную трубку для ввода в полость тела, подвижный зонд с помощью направляющих имеющий возможность перемещаться вдоль трубки, размещенный на торцевой поверхности зонда термоэлектрический модуль (ТЭМ), на противоположной поверхности которого находится влажная трубка. При выполнении операции по извлечению инородного объекта (ИО) из тела человека трубка вводится в полость тела, с помощью зонда ТЭМ холодной поверхностью через губку приводится к контакту с объектом, происходит их сцепление за счет примораживания, затем производится извлечение ИО объекта за счет перемещения зонда в обратном направлении. Рассмотренная модель ТЭС реализована на основе решения задачи теплопроводности, в том числе с учетом фазового перехода вещества, теплофизических характеристик биологического объекта, ИО, охлаждающего ТЭМ. В результате численного эксперимента получены графики изменения температуры в различных точках ТЭС, при введении ее в организм человека для извлечения ИО в зависимости от мощности ТЭС, параметров материалов модуля, внешних условий, определена продолжительность замерзания влажной губки для различных величин холодопроизводительности ТЭМ. Определено, что в устройстве может быть использован стандартный ТЭМ холодопроизводительностью от 4500 Вт/м2 до 7000 Вт/м2. Указано, что подбор параметров ТЭМ должен ориентироваться на ограничения по эксплуатации прибора, а также медицинские нормы и стандарты во избежание процесса обморожения прилежащих тканей.
Аннотация
Проведено математическое моделирование и исследование термоэлектрической системы (ТЭС) для извлечения инородных объектов из тела человека методом примораживания. В качестве объекта исследований выступает конструкция, содержащая специальную трубку для ввода в полость тела, подвижный зонд с помощью направляющих имеющий возможность перемещаться вдоль трубки, размещенный на торцевой поверхности зонда термоэлектрический модуль (ТЭМ), на противоположной поверхности которого находится влажная трубка. При выполнении операции по извлечению инородного объекта (ИО) из тела человека трубка вводится в полость тела, с помощью зонда ТЭМ холодной поверхностью через губку приводится к контакту с объектом, происходит их сцепление за счет примораживания, затем производится извлечение ИО объекта за счет перемещения зонда в обратном направлении. Рассмотренная модель ТЭС реализована на основе решения задачи теплопроводности, в том числе с учетом фазового перехода вещества, теплофизических характеристик биологического объекта, ИО, охлаждающего ТЭМ. В результате численного эксперимента получены графики изменения температуры в различных точках ТЭС, при введении ее в организм человека для извлечения ИО в зависимости от мощности ТЭС, параметров материалов модуля, внешних условий, определена продолжительность замерзания влажной губки для различных величин холодопроизводительности ТЭМ. Определено, что в устройстве может быть использован стандартный ТЭМ холодопроизводительностью от 4500 Вт/м2 до 7000 Вт/м2. Указано, что подбор параметров ТЭМ должен ориентироваться на ограничения по эксплуатации прибора, а также медицинские нормы и стандарты во избежание процесса обморожения прилежащих тканей.
Ключевые слова: извлечение инородных объектов, примораживание, термоэлектрическая система, математическое моделирование, теплофизические процессы, численный эксперимент.
English
Русский
