# Новый подход к устранению воспалений на поверхности тела и близ нее

Юрий Михайлович Низовцев

В работе рассматривается один из самых актуальных вопросов - устранение приповерхностных воспалений, особенно хронических, которыми страдают сотни миллионов людей и которые очень слабо поддаются лечению. Благодаря предлагаемым конструкциям устраняются или существенно ослабляются воспаления суставов, предстательной железы, радикулит, воспаления груди, шейного отдела, снимается головная боль. Легкая проводящая каркасная конструкция - от нескольких грамм для суставов и до нескольких десятков грамм для поясницы - обеспечивает постоянный теплоотвод от зоны воспаления и устранение воспаления даже при невозможности ликвидации внутреннего источника энергии, то есть когда защитные силы организма уже не справляются с причиной воспалительного процесса. При отсутствии конструкций в продаже их легко изготовить и использовать самостоятельно.

Новый подход к устранению воспалений на поверхности тела и близ нее.


Содержание

Введение.........................................................................................3

## Глава 1.


Краткий обзор и оценка состояния дел в области воздействия на приповерхностные воспаления...........................................................9

## Глава 2.


Описание нового подхода к устранению приповерхностных воспалений..15

## Глава 3.


Модельный расчет уровня теплопередачи через легкий проводящий каркас, находящийся в поверхностном контакте с выделенной воспаленной зоной тела....................................................................19

## Глава 4.


Технические характеристики устройства для изменения теплосодержания выделенной зоны тела.....................................................................31

4.1. Каркасное устройство для изменения теплосодержания в области таза.....31

4.2. Каркасное устройство для изменения теплосодержания в области груди и шеи...............................................................................................35

4.3. Устройство для изменения теплосодержания различных зон воспалений на основе подложки с проводящим покрытием............................................39

4.4. Каркасное устройство для изменения теплосодержания суставов.............44

Заключение....................................................................................49


Введение


В настоящее время медицина и некоторые научные направления, работающие на стыке с ней, достигли определенных успехов в лечении ряда серьезных заболеваний, связанных с воспалениями и опухолями вблизи поверхности тела, такими как радикулит, подагра, артриты, артрозы, последствия травм, нарушения кровообращения и т. п.

Лечение воспалительных процессов разного рода проводится, как правило, с помощью методов консервативной терапии: лекарственных препаратов, физического воздействия, специальных упражнений, физиотерапевтическими методами. Если традиционная терапия не оказывает положительного воздействия, применяют хирургическое вмешательство.

В качестве примера приведем способы лечения суставов как наиболее распространенный вид воспалений.

Все способы лечения суставов можно делятся на два вида. Во-первых, нужны препараты, которые уменьшают боль, снимают воспаление, уменьшают дискомфорт. Ко второй группе относятся методы укрепления и поддержания опорно-двигательного аппарата, в частности, хондропротекторы. Они препятствуют разрушению хрящей и снижают проявления боли. Первый и второй вид лечения, как правило, применяются в совокупности, так как многие анальгетики, снимающие боль, могут способствовать ослаблению и даже разрушению хрящевой ткани. Методы профилактики суставной боли на сегодняшний день еще не разработаны.

Однако пока не предложен единый метод воздействия на суставы, которые одновременно снимает воспаление, снижает болевые ощущения и препятствует разрушению тканей сустава.

Кроме того, есть проблемы, в которых медицинская наука и практика испытывают затруднения. Такой проблемой, например, является старение организма, явственно начинающееся проявляться по целому ряду признаков у большинства людей уже в возрасте свыше 50-ти лет: снижается иммунитет, происходит перестройка функционирования ряда органов и систем, начинают в большей степени сказываться негативные наследственные факторы, а также последствия неблагоприятных экологических, специфично-трудовых и иных условий существования. Если в 40 лет проблемы с суставами ощущает лишь половина человечества, то к пятидесяти годам пострадавших насчитывается уже 75%, а к семидесятилетнему возрасту - 90%.

В результате, во второй половине жизни в гораздо большей степени начинают проявляться вялотекущие хронические воспаления. Они могут возникнуть где угодно - в гортани у певца или лектора, в шейной или поясничной области (радикулит, люмбаго) у шофера, в суставах у моряка, предстательной железе у почти всех мужчин, сосудов ног у продавцов и официантов, грудных воспалений или уплотнений у женщин, частых головных болей у многих и т.д. Создается постоянный дискомфорт, появляются болезненные ощущения, а с течением времени постоянные хронические заболевания могут привести к перерождению органов.

Конечно, существует множество лекарственных средств, витаминов, физиотерапевтических воздействий, оздоровительных методик. Однако, как правило, в этом возрасте они дают лишь временный эффект. В частности, хронические воспаления, несколько затихнув в ходе того или иного воздействия, снова возвращаются, и постепенно состояние отдельных органов и всего организма становится все хуже.

Эта проблема известна. Действительно, сложно в указанном возрасте устранить или как-то существенно компенсировать возрастные и иные изменений в структуре и функционировании всего организма и его отдельных органов. Особенно - в массовом порядке. Хотя в индивидуальном отношении ведется интенсивная работа: предлагаются дорогостоящие лекарства, биодобавки, различные методики, но существенной помощи большей частью они не оказывают или оказывают на короткое время. А ряд новых методик, в частности, и таких экзотических как применение стволовых клеток, клонирование и т.п. весьма проблематичны и массового применения иметь не будут по понятным причинам.

В связи с изложенным поставленную нами задачу можно сформулировать следующим образом: возможно ли сведение воспалительных процессов средней тяжести, характерных для большинства хронических заболеваний, если не до нуля, то хотя бы до приемлемых показателей, при которых затронутые воспалением органы или зоны тела практически не разрушаются, а могут функционировать до глубокой старости в нормальном режиме и не создавать для человека болезненных ощущений и дискомфорта, а также не переходить, например, в такие стадии как появление и развитие новообразований.

При решении этой задачи, мы обратили внимание на следующий фактор: при локальном вялотекущем воспалении в каком-либо органе по той или иной причине, которая не поддается устранению, постоянно производится избыточная по сравнению со здоровыми органами энергия, в основном тепло. Происходит изменение режима функционирования органа на длительное время. В зависимости от возраста, состояния органа или участка тела, образа жизни этот фактор рано или поздно, но неизбежно приводит к постепенному разрушению клеток, изменению структуры органа, дезорганизации его функций. При этом следует отметить, что речь идет о хронических воспалениях, поскольку во многих случаях воспалительный процесс является адекватной реакцией организма на те или иные негативные воздействия и часто организм самостоятельно или при той или иной помощи может преодолеть эти воздействия, будь то обычная простуда, инфекция, царапина и т.д.

Однако при хроническом, то есть непрекращающемся воспалении восстановления нормального функционирования приповерхностного органа или зоны не происходит, вследствие ослабления защитных сил организма.

Наш подход с позиций термодинамики и теплофизики в этой связи состоит в том, что изменение энтальпии (теплосодержания) участка тела с аномальным температурным режимом наиболее предпочтительно использовать при хронических приповерхностных воспалениях. Конечно, этот подход может использоваться и при нехронических воспалениях, отеках и т.п. Но здесь и так имеется достаточно эффективных средств, а вот с хроническими воспалениями бороться традиционными средствами затруднительно, а часто и бесполезно, и тут, в случае приповерхностных хронических воспалений, изменение теплосодержания, например, в результате особым образом организованного теплоотвода от зоны воспаления может стать более эффективным по сравнению с остальными способами борьбы с воспалениями.

Следует отметить еще одно фундаментальное отличие нового подхода: ослабление хронических воспалений, уменьшение болей и снятие опухолей происходит, даже если сам внутренний источник воспаления в силу возрастных или иных причин устранен быть не может. Тем самым удается, в отличие от традиционных методов, постоянно снимать воспаление и препятствовать разрушению тканей. Кроме того, новый термодинамический подход является, хотя и в ограниченной степени, но, тем не менее, средством предупреждения развития воспалительных процессов в некоторых приповерхностных зонах тела, поскольку предлагаемые средства его реализации автоматически реагируют на изменение теплосодержания выделенного участка тела, приводя его снова в состояние термодинамического равновесия (состояние гомеостаза), или в определенной степени подавляют развитие воспалительных процессов и предупреждают процесс разрушения тканей выделенной зоны.

Известно, что в воспалительной реакции имеют место два взаимосвязанных процесса: повреждение тканей и защитно-восстановительные реакции. При хронических воспалениях или с возрастом защитно-восстановительные реакции организма слабеют и преобладающим становится процесс разрушения тканей. Одной из основных причин, поддерживающих процесс повреждения тканей, является избыточная энергия, в основном, тепло, выделяющееся при воспалении. Если это избыточное тепло постоянно снимать, то данная причина повреждения тканей устраняется и большей частью опухоль спадает, боли прекращаются. Даже если источник воспаления невозможно устранить, он все равно в значительной степени лишается возможности разрушительно действовать на структуру и функции органа. Подтверждением этого являются такие давно известные методы как прикладывание льда или металлических проводящих фрагментов к воспаленному участку.

Конечно, кроме локального повышения температуры, признаками локального воспаления могут быть гиперемия, отек, боль, связанные с морфофункциональной перестройкой эндотелиоцитов посткапиллярных венул, коагуляцией в них крови, адгезией и трансэндотелиальной миграцией лейкоцитов и т.д. (См., напр. Черешнев В.А. и др. Патофизиология, Москва, Вече, 2000). Однако, как правило, воспалительные процессы без локального повышения температуры проявляются не столь часто, тогда как боль, сильный отек или гиперемия могут и отсутствовать.

Известно также, что при постоянных, однообразных нагрузках, например, на запястья, суставы запястий, как правило, постепенно начинают увеличиваться в размерах и деформироваться. При подобном разогреве суставов значительная часть выделяющейся избыточной тепловой энергии не успевает рассеяться в пространстве и расходуется на деформацию тканей в зоне нагрева. В этом случае постоянный отвод тепловой энергии и выравнивание термодинамических потенциалов предотвращают воздействие постоянно выделяющейся избыточной энергии на ткани в данной выделенной зоне.


## Глава 1.


Краткий обзор и оценка состояния дел в области воздействия на приповерхностные воспаления.


Поскольку наиболее распространенными приповерхностными воспалениями являются воспаления суставов, рассмотрим известные методы борьбы с ними в качестве примера.

Лечение суставов проводится с помощью методов консервативной терапии: лекарственных препаратов, физического воздействия, специальных упражнений, физиотерапевтическими методами. Если традиционная терапия не оказывает положительного воздействия, применяют хирургическое вмешательство.

Все способы лечения суставов можно разделить на два вида. Во-первых, нужны препараты, которые уменьшают боль, снимают воспаление, уменьшают дискомфорт. Ко второй группе относятся методы укрепления и поддержания опорно-двигательного аппарата, например, хондропротекторы. Они препятствуют разрушению хрящей и снижают проявления боли. Первый и второй вид лечения применяются в совокупности, так как многие анальгетики, снимающие боль, могут способствовать ослаблению и даже разрушению хрящевой ткани. Методы профилактики суставной боли на сегодняшний день еще не разработаны. Самым распространенным же способом является подавление боли в суставах.

В последние годы появилось множество лекарств, мазей, таблеток, направленных против ревматической боли в суставах. Врачи часто назначают нестероидные лекарства противовоспалительного действия, такие как вольтарен, ибупрофен, диклофенак, мовалис, нимесил, и хондропротекторы - глюкозамин, хондроксид.

Кроме лекарственных методов лечения, применяют и другие способы восстановления суставов. Среди них можно отметить массаж, иглорефлексотерапию, физиотерапию, лечебную гимнастику.

Массаж способствует улучшению кровообращения в области больного сустава, оттоку лимфы, массажные движения помогают расслабить мышцы, тем самым уменьшается напряжение, спазмы, уходит боль.

Широко применяются физиотерапевтические методы лечения: магнитотерапия, лазеротерапия, электрофорез и другие. Однако они противопоказаны пожилым людям, а также не рекомендуются они в период обострения.

Лечебная гимнастика является одним из способов профилактики заболевания суставов.

Иглорефлексотерапия является вспомогательным методом, позволяющим расслабить напряженные мышцы и устранить болевые ощущения.

Кроме этих, сравнительно давно известных методов воздействия на суставы, появились и некоторые довольно эффективные новые технологии воздействия на пораженные ткани, в частности, подобной технологией является ударно-волновая терапия, в основе которой лежат свойства ударной волны вызывать изменения в тканях организма. Импульсные инфразвуковые волны разрыхляют микрокристаллы солей кальция и участки фиброза, образующиеся в тканях суставов. Вместе с тем усиливается кровоток в поврежденной ткани, что способствует рассасыванию солей кальция и участков фиброза. Суставы избавляются от "балласта", восстанавливая свою структуру, эластичность, способность переносить необходимые нагрузки. Проходит боль.

Однако указанные средства и методики, как правило, являются дорогостоящими и трудоемкими. К тому же они оказывают лишь временную помощь при хронических воспалениях и не могут быть профилактикой этих воспалений.

Таким образом, предлагаемые для лечения и восстановления, в частности, суставов лекарственные и другие средства, как правило, дороги и, тем не менее, часто малоэффективны, так как в определенные периоды жизни причина разрушения суставов кроется в неудовлетворительном состоянии всего организма, особенно в пожилом возрасте и при вынужденных систематических нагрузках на суставы. Известно, что заболевания суставов занимают значительное место в общей структуре заболеваемости населения развитых стран. Чаще всего изменения со стороны суставов являются не отдельными заболеваниями, а включаются в структуру других болезней, как ревматических, так и обменных. Многие заболевания с суставным компонентом приобретают хроническое прогрессирующее течение и находятся среди ведущих причин инвалидизации. Иначе говоря, в настоящее время отсутствуют достаточно эффективные, простые, недорогие и вместе с тем надежные технологии, решающие указанную задачу сведения практически до нуля хронических воспалительных процессов в приповерхностных зонах организма без стремления окончательно уничтожить причину воспаления, тем более что в пожилом возрасте это невозможно.

Существует два противоположных по отношению к энергетическому воздействию на воспаленный орган или выделенную зону тела метода.

Один включает в себя воздействие на очаг воспаления в виде ввода туда порций дополнительной энергии, например, энергии лазерного излучения, СВЧ-излучения, ультрафиолетового и инфракрасного излучений. В то же время известно, что при воспалительном процессе в зоне воспаления протекают экзотермические реакции, то есть там как бы появляется дополнительный источник тепла, производящий избыточное по сравнению с нормально функционирующим органом тепло и выделение энергии в этом случае может быть значительным. Поэтому введение в зону воспаления дополнительных порций энергии увеличивает суммарное количество энергии в очаге воспаления и с термодинамической точки зрения приводит ее к состояниям с еще большей энтальпией (теплосодержанием). Это означает еще большее удаление данной зоны или органа от состояния гомеостаза, то есть нормального состояния, и повышение, в частности, при хронических воспалениях вероятности перерождения соответствующего органа.

Другой метод включает в себя отвод энергии из очага воспаления. Это может быть гирудотерапия, различные криогенные воздействия. Однако эти сравнительно интенсивные и недолговременные воздействия большей частью дают столь же кратковременный эффект, то есть через какое-то время хронический процесс воспаления возобновляется.

Более пятидесяти лет назад было описано изменение теплосодержания зоны воспалительного процесса прямым наложением на нее с постоянным контактом проводника [1]. Однако при этом (термические поражения) не ставилось целью устранение различного типа приповерхностных воспалений.

В последнее время для лечения ряда приповерхностных воспалений предложено использовать некоторые металлы с высоким коэффициентом теплопроводности (золото, серебро, медь). Приведем два наиболее характерных примера.

Лечении ревматизма, мышечных болей, невралгий производится путем изменения теплосодержания зон на поверхности тела человека за счет установки оголенного незамкнутого плоского спирального оголенного проводника из золота, серебра или меди на выбранном участке тела человека, закрепленного на внутренней поверхности бандажа с застежкой, с образованием, таким образом, мелких пересекающихся контуров, обращенных к поверхности тела. (DE 2828936, 03.01. 1980). Аналогичное устройство в виде браслета (US, 4878148, 31.101989) также обеспечивает изменение теплосодержания локальных зон тела человека.

Однако концептуального подхода к данной проблеме и соответствующего расчета, подтверждающего его эффективность с точки зрения достаточно интенсивного теплоотвода от выделенной зоны воспаления до сего времени не было сделано. Значит, и не была разработана наиболее эффективная конструкция.

Поэтому ниже мы рассмотрим процесс воспаления с позиции термодинамики с соответствующими выводами, дадим на конкретном примере расчет теплоотвода от зоны воспаления и представим несколько вариантов технических средств подавляющих процесс воспаления даже в том случае, когда источник воспаления устранен быть не может, что, в частности, характерно для хронических воспалений.


## Глава 2.


Описание нового подхода к устранению приповерхностных воспалений.


Наш подход к решению указанной проблемы состоит в следующем.

При наличии повышенного уровня выделения тепла в локальной приповерхностной зоне организма или при его повышении производится постоянный отвод и сброс поступающей избыточной энергии по выделенному каналу, который условно можно назвать термодинамический шунт.

Любой воспаленный орган и зону тела можно рассматривать как термодинамическую систему, выведенную из состояния равновесия (гомеостаза, что эквивалентно состоянию с минимальной энтальпией, или теплосодержанием). Воспаленные системы, как известно, характеризуются повышенной энтальпией, или более высоким термодинамическим потенциалом Н. С внутренней энергией системы U энтальпия Н связана соотношением:

Н = U + рV,

где р - давление в системе;

V - объем системы.

Равновесному (нормальному) состоянию системы при постоянной энтропии и постоянном давлении соответствует минимальное значение энтальпии, а изменение энтальпии равно количеству теплоты, которое сообщают системе или отводят от нее при постоянстве давления. Поэтому значения изменения энтальпии характеризуют тепловые эффекты фазовых переходов, химических реакций и других процессов, протекающих при постоянном давлении.

При воспалительных процессах или качественном изменении органа, например, в результате сложных связанных процессов, в этом органе выделяется дополнительное тепло, растет интенсивность электрических потенциалов. При затягивании этого процесса в силу различных причин, о которых мы уже говорили, выведенная из равновесия система начинает постепенно меняться: избыточное тепло, в частности, может способствовать доброкачественному или злокачественному изменению органа или соответствующей зоны тела.

Таким образом, возврат системы в равновесное состояние, то есть в состояние с минимальной энтальпией и удержанием этого состояния во многих случаях возвращает эту систему (орган или участок тела) к нормальному функционированию, прекращает процесс его вынужденного количественного и качественного изменения или же в самом начале воспалительного процесса, инициированного теми или иными причинами, не дает этому процессу развиться до разрушительной стадии или перейти в хроническую форму, то есть фактически блокирует его.

С этой позиции решение может быть следующим: организация сравнительно слабых по интенсивности, но постоянных тепловых потоков для отвода, как правило, образующегося при воспалительном процессе тепла. Это тепло можно было бы назвать при хроническим воспалении избыточным, так как текущий воспалительный процесс уже не выполняет защитных функций, а является для органа или зоны тела разрушительным. Процесс подобного теплоотвода постепенно возвращает систему к нормальному или близкому к нему состоянию, которое характеризуется минимальным значением энтальпии (локальным гомеостазом). Существенным добавлением к этому решению является следующее: при вялотекущих хронических воспалениях или при профилактике воспалений "проблемных" зон (органов) этот канал отвода избыточной энергии должен существовать постоянно и работать автоматически.

Вполне возможно, что поставленная задача может быть решена различными средствами. Мы же предлагаем, на наш взгляд, оптимальное средство, которое является не только простым, дешевым, надежным, безвредным, эффективным, но также и психологически оправданным для каждого пользователя. Последнее означает, что часто чисто психологически большинство людей пренебрегают предполагаемой опасностью или ленятся принять против нее меры или у них нет денег, времени и т.д. Поэтому в сознании легче преодолеть препятствие к использованию полезного средства, если это средство переходит в разряд рутинных. Таким средством может быть закрепленная или просто размещенная на теле с охватом выделенных проблемных зон при плотном контакте в этих зонах с поверхностью тела легкая конструкция из материала с высокой теплопроводностью и не взаимодействующего с кожей.

Эта конструкция теми или иными способами, в зависимости от ее расположения на теле, размещается для постоянного ношения, обеспечивая тем самым непрерывно действующий канал отвода избыточного тепла, если таковое уже имеется или может появиться. Практически, эту легкую конструкцию (от нескольких грамм до несколько десятков грамм) через непродолжительное время пользователь перестает ощущать, периодически снимая ее ненадолго, например, для проведения тех или иных физиологических процедур.

Однако следует отметить, что, несмотря на безвредность, дешевизну и эффективность предлагаемого средства отвода избыточного тепла, оно, как это следует не только из расчетов, но и длительных испытаний, имеет определенные ограничения, а именно:

- эффективность теплопередачи обеспечивается на сравнительно небольшом расстоянии от очага воспаления, то есть шунт является системой приповерхностного действия - не более 5 см в глубину от поверхности тела;

- теплопотоки в шунте являются сравнительно слабыми, так как сечение шунта, температурные перепады, возникающие при воспалении между ним и зоной шунтирования, невелики.

Тем не менее, множество зон и органов тела, хотя бы частично, кроме внутренней области туловища, центральной части головного мозга, попадают в сферу действия шунта и величина отводимого тепла может быть значительной, что и показано ниже в модельном расчете.


## Глава 3.


Модельный расчет уровня теплопередачи через легкий проводящий каркас, находящийся в поверхностном контакте с выделенной воспаленной зоной тела.

Расчет показывает, что уровень теплопередачи через проводящий каркас, который на первый взгляд кажется пренебрежимо малым, достигает на самом деле значений, при которых даже при наличии постоянно действующего в больном, или хронически воспаленном органе источника тепла, это избыточное тепло полностью отводится и, таким образом, не может вредным образом повлиять на структуру и функционирование органа. Тем самым орган приводится и удерживается в состоянии минимальной энтальпии.

При тепловом воздействии воспаленного (больного) органа на проводники устройства происходит локальный нагрев проводников, например, на один градус - до температуры Т = 37╟С. После этого тепло за счет теплопроводности распространяется по всей длине проводников. Так как проводники устройства изготовлены из материала с высокой теплопроводностью (медь, серебро, золото или их сплавы), а источник тепла постоянный, можно считать, что через небольшой промежуток времени (1 - 2 минуты) все проводники устройства будут нагреты до температуры больного органа (Тs = 37╟С).

Процесс распространения тепла в проводниках устройства можно описать с помощью уравнения нестационарной теплопроводности [2, с. 38 - 41] при следующих допущениях:

- рассматривается процесс одномерного распространения тепла в проводнике, то есть температура изменяется только по длине цилиндрического проводника и не меняется по радиусу, так как диаметр проводника не превышает 1 - 2 мм;

- теплофизические свойства материала проводника (теплоемкость, коэффициент теплопроводности, плотность не зависят от температуры);

- торцевые поверхности проводника теплоизолированы;

- тепловое воздействие на проводник моделируется использованием сосредоточенного объемного внутреннего источника тепла в материале проводника.

С учетом сделанных допущений дифференциальное уравнение теплопроводности с начальными и граничными условиями может быть представлено в следующем виде:

dT λ d²T qw

-- = -- ∙ -- + -- . (1)

Dτ c ∙ ρ dx² c ∙ ρ


Начальные условия:

при τ = 0 и Т = То; qw ≠ 0 . (2)

Граничные условия:

dT

при x = 0 -- = 0 ; (3)

dx

dT

при х = ls -- = 0 . (4)

dx

.


В соотношениях (1) - (4) приняты следующие обозначения:

Т = Т(τ,х) - температура проводника, изменяющаяся по оси х (вдоль проводника) и во времени;

τ - время;

х - продольная координата (отсчитывается вдоль оси проводника);

λ - коэффициент теплопроводности материала проводника;

с - теплоемкость материала проводника;

ρ - плотность материала проводника;

qw = qw (τ,х) - объемная плотность внутренних источников тепла;

ls - длина проводника.

Уравнение (1) может быть проинтегрировано численно с использованием, например, метода конечных разностей (см. Самарский А.А. Теория разностных схем. М., Наука, 1977, с. 277 - 331).

Для интегрирования уравнения (1) необходимо сформировать исходные данные.

Начальная температура проводника То изменяется в пределах от 17╟С до 25╟С и равна температуре окружающей среды (воздуха). Теплофизические свойства различных материалов известны (см., напр., Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. М., Наука, 1980, с. 64, 73, 33), в частности, при температуре 20╟С для меди плотность ρ составляет 8930 кг/м³, теплоемкость с составляет 390дж/кг∙К, коэффициент теплопроводности λ - 389,6 Вт/м∙К; для серебра плотность ρ составляет 10500 кг/м³, теплоемкость с составляет 235 дж/кг∙К, коэффициент теплопроводности λ - 418,7 Вт/м∙К; для золота плотность ρ составляет 19310 кг/м³, теплоемкость с составляет 130 дж/кг∙К, коэффициент теплопроводности λ - 312,8 Вт/м∙К.

Объемная плотность внутренних источников тепла qw может быть определена из следующих соображений. Пусть больной орган имеет форму сферы диаметром dоr = 3 см, а теплофизические свойства материала органа соответствуют воде. Объем сферы определяется по формуле:


Vоr = 4/3 π ∙ r³оr , (5)


где rоr = dоr/2 = 1,5 см.

Тогда Vоr = 14,13 см³

Если в органе действует внутренний источник тепла, то для нагрева органа от температуры Тоr1 = 36╟С до Тоr2 = 37╟С необходимо подвести к органу количество тепла, равное:


Qоr = mоr ∙ cр ∙ (Тоr₂ - Тоr₂), (6)


где mоr - масса органа,

Ср - удельная теплоемкость вещества органа (Ср = 4174 дж/кг ∙ К).

Масса mоr определяется по формуле:

mоr = Vоr ∙ ρоr,


где ρоr - плотность материала органа (ρоr = 0,001 кг/см³).

При указанных исходных данных подведенное количество тепла окажется равным:

Qоr = 58,979 дж.

Проводник находится в плотном контакте с кожным покровом, непосредственно за которым располагается больной орган. Поэтому тепло, выделившееся в органе за счет теплопроводности, будет передаваться в участок проводника, прилегающий к органу, и разогревать его до температуры, превосходящей начальную температуру проводника То.

Так формируется сосредоточенный (локальный) внутренний объемный источник тепла в проводнике. От этого источника тепло за счет теплопроводности будет распространяться по всей длине проводника и разогревать его до температуры, приблизительно равной максимальной температуре больного органа (~ 37╟С).

Участок или секция проводника, в который передается тепло от воспаленного или больного органа (зоны тела), имеет объем, равный:


Vs = ∆l s ,


где d s - диаметр проводника;

∆ls - длина участка проводника, прилегающего к проекции на поверхность тела приповерхностного больного или воспаленного органа.

Примем, что ds = 2 мм = 0,2 см, ∆ls = 2 см.

Тогда получим:


Vs =


Объемная плотность внутренних источников тепла в материале проводника определяется по формуле:

Qоr

qw = ---- , (7)

Vs ∙ τh


где τh - время, в течение которого подведенное тепло выделится в проводнике.

Время τh точно определить затруднительно, так как процесс формирования внутреннего источника тепла нестационарный. Действительно, по мере отвода тепла от больного органа через проводник, температура органа Тоr начнет снижаться, а значит, уменьшится и приток тепла к проводнику в соответствии с соотношением:

∆Т

Qоr = λоr ∙ -- ∙ τ ∙ Sк , (8)

∆у


где λоr - коэффициент теплопроводности вещества больного органа;

∆Т - разность температур системы "орган - проводник":

( ∆Т = Тоr (τ ) - Т (τ ));

∆y - расстояние между центрами органа и проводника;

τ - время передачи тепла от органа к проводнику;

Sк - площадь контактной поверхности на границе системы "орган - проводник".

Уменьшение притока тепла к проводнику приведет к снижению объемной плотности внутренних источников тепла qw в материале проводника, уменьшению температуры проводника Т и к снижению количества тепла, отводимого от проводника в окружающую среду Qs .

Снижение теплоотвода от больного органа приведет в свою очередь к увеличению его температуры (при еще действующем источнике тепла в самом больном органе). В соответствии с соотношением (8) это приведет к увеличению подвода тепла к проводнику, росту его температуры и количества тепла, отводимого в окружающую среду. Это означает, что процесс подвода тепла к проводнику и отвода тепла от него носит колебательный характер. Поэтому оценить плотность внутренних источников тепла на нестационарном режиме qw (τ, х) сложно. Выход можно найти, если задавать квазистационарное значение источника тепла, не зависящее от времени, или задавать местный скачок температуры (положение скачка температуры по длине проводника определяется участком прилегания проводника к больному органу через кожный покров).

Результаты численных расчетов показывают, что время прогрева проводника из меди длиной 1 м до температуры 37╟С при заданной величине скачка температуры в 1╟С (от 36╟С до 37╟С) составят 1,5 - 2 минуты.

Считая, что далее устанавливается квазистационарный режим теплообмена, необходимо оценить количество тепла, передаваемое внешней поверхностью проводника окружающей среде, в данном случае воздуху.

Количество тепла, передаваемого внешней поверхностью цилиндрического проводника за единицу времени окружающему пространству, можно представить в виде суммы двух составляющих:


Qs = Qск + Qr , (9)


где Qск - количество тепла, отводимого от проводника за счет естественной конвекции;

Qr - количество тепла, отводимого от проводника за счет излучения.

Рассмотрим первую составляющую теплоотвода. В результате обобщения опытных данных получены уравнения подобия для средних значений коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции [2, 1977, с. 95 - 96]. В этих уравнениях в качестве определяющей температуры принята температура окружающей среды (воздуха) Тв. В качестве определяющего размера для горизонтального стержня принят его диаметр ds . В общем случае зависимость среднего безразмерного коэффициента теплоотдачи (числа Нуссельта) для горизонтального цилиндрического стержня при


( Grdв ∙ Prв ) < 10⁸


имеет вид [1,с. 95 - 96]:

0,25 0,25

Nudв = 0,5 (Grdв ∙ Prв) ∙ (Prв/Prs) , (10)

где Prв - число Прандля при температуре воздуха, равной Тв ;

Prs - число Прандля воздуха при температуре поверхности проводника Тs = Т;

Grdв - число Грасгофа при температуре воздуха, рассчитанное по диаметру d проводника;

Nudв - среднее число Нуссельта при температуре воздуха, найденное по диаметру проводника.

Для воздуха можно считать, что

Prв = Prs = const = 0,7

Число Прандля, входящее в соотношение (10), определяется по формуле:


Cрв ∙ μв

Prв = ---- , (11)

λв

где Срв (Тв) - удельная теплоемкость воздуха;

μв (Тв) - динамический коэффициент вязкости воздуха;

λв (Тв) - коэффициент теплопроводности воздуха.

Число Грасгофа рассчитывается по формуле [1, с. 58]:


Grdв = , (12)


где ß - температурный коэффициент объемного расширения воздуха;

ds - диаметр цилиндрического проводника;

g - ускорение свободного падения;

∆Т - характерная разность температур проводника и окружающего воздуха;

ν = ν (Тв) - кинематический коэффициент вязкости воздуха.

Среднее по длине проводника число Нуссельта определяется по формуле:


Nudв = , (13)


где α - средняя величина коэффициента теплоотдачи от поверхности проводника воздуху.

В указанном диапазоне температур (Тs = 37╟С; Тв = 17 - 25╟С) можно считать, что

Prв = Prs = 0,7

Тогда формула (10) упрощается и приобретает вид:


0,25

Nudв = 0,46 ∙ Grdв . (14)


В качестве примера приведем результаты расчета для следующих исходных данных:

температура окружающего воздуха Тв = 20╟С;

температура проводника на квазистационарном режиме Тs = 37╟С.

При Тв = 20╟С имеем: λв = 0,0259 Вт/м∙К ; νв = 15,06∙ м²/с; Prв = 0,7;

1 1

Prв/ Prs ~ 1; βв = -- ∙ - ; ds = 2 мм = 0,002 м.

303 К

Используя формулу (12), получим:

(2 ∙ 10¯³)³ ∙ 9,81∙ (37 - 20) ∙ 10¹²

Grdв = -------------- = 19,414 .

303 ∙ (15,06)²


По формуле (14) найдем:


Nudв = 0,46 ∙ = 0,96558


Средний коэффициент теплоотдачи определим из (13):

Nudв ∙ λв 0,96558 ∙ 0,0259

α = ---- = -------- = 12,5043 Вт/м²∙К

ds 0,002


Количество тепла, отводимое от проводника в единицу времени за счет свободной конвекции будет равно:

Qск = α ∙ π ∙ ds ∙ ls ∙ (Тs - Тв) = 12,5043 ∙ 3,14 ∙ 0,002 ∙ 1 ∙17 = 1,335 Вт.

Количество тепла, отводимого за счет излучения от поверхности проводника, определяется по формуле:


Qr = qr ∙ Sr , (16)


где Sr - площадь поверхности излучения, равная половине площади боковой цилиндрической поверхности проводника (вторая половина поверхности проводника, прижатая к кожному покрову биологического объекта, не излучает);

qr - плотность теплового потока излучения от боковой поверхности проводника в окружающее пространство (воздух).

Величина qr определяется по формуле [2, с. 166 - 182, 330]:

qr = εs ∙ А ∙ σо ∙ ( Т⁴s - Т⁴в ) , (17)


где εs - степень черноты материала проводника;

А - коэффициент взаимной облученности системы проводник - окружающее пространство;

σо - постоянная Стефана - Больцмана,

σо = 5.67∙10⁻⁸ Вт/(м²∙К⁴)

В качестве примера приведем результаты расчета для исходных данных, использованных выше. Кроме того, считаем, что А = 1, так как внешняя половина боковой поверхности проводника излучает в безграничное пространство.

Степень черноты для окисленной меди находится в пределах εs ~ εмеди = 0,6 - 0,8. Возьмем среднее значение εs ~ 0,7.

Воспользовавшись формулой (17), найдем

237 + 37 273 + 20

qr = 0.7 ∙ 1∙ 5,67((---- )⁴ - (----)⁴) = 74,028 Вт/м²

100 100


Количество тепла, отведенного от поверхности проводника за счет излучения в единицу времени, можно определить по формуле (16):

Qr = = 3,14 ∙ 0,001∙ 1∙ 74,028 = 0,2324 Вт , (18)

Откуда следует, что количество тепла, отведенного от проводника за счет излучения, существенно меньше количества тепла, отведенного за счет свободной конвекции.

Общее количество тепла, отведенного от поверхности проводника за единицу времени, равно

Qs = 1,3350 + 0,2324 = 1,5674 Вт.

Очевидно, количество тепла, отведенного от проводника в окружающий воздух, существенно зависит от диаметра проводника ds (см. формулы (12), (13), (14), (15), (18)) и от длины проводника ls. Чем больше диаметр проводника и его длина, тем больше количество отведенного тепла.

Результаты расчетов количества тепла, отведенного от медного проводника длиной 1м за 1 сек для различных значений его диаметра, составляют при диаметре проводника 1 мм: Qs = Qск + Qr = 0,7938 + 0,1162 = 0,9100 Вт; при диаметре 1,5 мм: Qs = Qск + Qr = 1,0759 + 0,1743 = 1,2502 Вт; при диаметре 2 мм: Qs = Qск + Qr = 1,3350 + 0,2324 = 1,5674 Вт. Зависимость обоих видов тепла, отведенного от проводника, от диаметра является практически прямо пропорциональной, точнее, имеет слабую нелинейность.

Зная количество тепла, отведенного проводником за единицу времени в окружающий воздух, можно найти характерное время τх, за которое всё, выделившееся в больном органе тепло будет отведено от этого органа. Воспользуемся соотношением:


Qоr = Qs ∙ τх. (19)


Из (19) получим:

Qor 58,98

τх = -- = ---- = 37,642 сек

Qs 1,5674


Таким образом, характерное время составляет 30 - 60 сек. Однако источник тепла в больном органе действует постоянно (длительное время). Поэтому и необходим постоянный отвод тепла. При таком отводе тепла от больного органа не произойдет его необратимого перерождения и он постепенно восстановит свои первоначальные функции, причем его температура будет поддерживаться в непосредственной близости от нормальной, а внутренний источник избыточного тепла может прекратить свое существование или функционирование, а в случаях невозможности полной ликвидации источника воспаления (а это часто, особенно в пожилом возрасте, сделать затруднительно), который мы называли дополнительным источником тепла, последний лишается возможности разрушительно воздействовать на структуру и функции соответствующих органов. В результате время их функционирования в нормальном режиме значительно удлиняется.

Следует также отметить, что температура проводника по его радиусу при воздействии внутреннего источника тепла практически не меняется.

Разность температур на оси и на поверхности проводника в этих условиях определяется соотношением:

Qw ∙ r²s

(Тоs - Тсs) = ---- ,

4 ∙ λ

где Тоs - температура на оси проводника;

Тсs - температура поверхности проводника;

rs - радиус проводника;

λ - коэффициент теплопроводности материала проводника;

qw ~ 100; rs ~ 0,001 м; λ ~ 400 Вт/м∙К.

Поэтому разность температур имеет порядок: : ~ (10⁻⁶ - 10⁻⁷)К.

Это очень малая величина.

Указанные примеры и расчет были приведены для незакрытой снаружи поверхности проводника. В том случае, если она частично закрыта, например, одеждой, необходимо вводить соответствующие поправки. Однако даже при пятидесятипроцентном уменьшении вентиляции и разности температур проводника и окружающей среды количество тепла, отводимого от устройства, является вполне достаточным при его постоянном ношении для того, чтобы постепенно снизить значение энтальпии воспаленного приповерхностного органа или зоны до минимального и тем самым привести этот орган в состояние равновесия (нормальное состояние).


## Глава 4.


Технические характеристики устройства для изменения теплосодержания выделенной зоны тела.

4.1. Каркасное устройство для изменения теплосодержания в области таза.


Каркасный шунт содержит в своей двухзвенной модификации (см. фиг.) основную, или несущую кольцевую часть 2, размещенную несколько ниже талии с полным охватом туловища в этой части биообъекта 1 и достаточно плотным прилеганием к проекции зоны воспаления [3]. Тем самым секция шунта в области позвоночника также имеет непосредственный контакт с кожным покровом. Место соединения обоих концов несущей части 2 каркасного шунта для образования замкнутой цепи может быть выполнено в виде простейшего замка 3, например, как петля или крючок, и легко расстегивается.

К несущей части 2 каркасного шунта по обеим противоположным сторонам, то есть со стороны живота и спины биообъекта 1 присоединена с включением в замкнутую цепь вторая - нижняя - часть 4 шунта, охватывающая промежность. Оба или одно место соединения 5 обеих частей шунта 2 и 4 выполнены при наличии проводящего контакта с возможностью перемещения, например, в виде скользящего соединения, для регулирования натяжения нижней части 4 шунта, посредством чего достигается достаточно плотное прилегание этой части шунта к проекции зоны воспаления биообъекта 1. Другие автономные части уже комбинированного каркасного шунта могут быть установлены в виде отдельных замкнутых цепей с контактом той или иной своей секции с выделенной зоной. Раздельные части шунта могут быть установлены без дополнительных креплений, например, на шее, верхней части головы. На ногах или руках установка автономных частей шунта может быть осуществлена с помощью дополнительных креплений любого рода, например сетчатых фиксирующих медицинских бинтов.

Каркасный шунт также может быть вмонтирован, в частности, в обтягивающие трусы (стрингеры) с охватом как поясничной области, так и сферы промежности. При этом несущая часть шунта 2 может быть закреплена на верхней кромке трусов, а нижняя часть шунта 4, соединенная с несущей частью 2 спереди и сзади, может быть закреплена по средней вертикальной линии трусов спереди и сзади. Внутренняя проводящая поверхность шунта является свободной для ее прямого контакта с поверхностью тела биообъекта 1. С внешней стороны шунта в материале трусов выполнены отверстия для наиболее свободной циркуляции тепловых потоков. Регулировка натяжения частей шунта для их плотного прилегания к поверхности кожи может осуществляться одной или несколькими застежками с регулирующими элементами. Кроме того, трусы могут быть различных размеров.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно проводят непродолжительную - 3-5 секунд - высокотемпературную - 150-220С - обработку материала каркасного шунта из медной проволоки для приобретения им повышенного сопротивления к излому, например, медной проволоки диаметром от 1 до 2 мм с последующей зачисткой ее поверхности для обеспечения нормальной проводимости.

Приобретенная проволокой дополнительная пластичность позволяет ей повторять рельеф участка тела, который она охватывает, и обеспечивать удовлетворительный проводящий контакт, в особенности в месте выделенных зон, на поверхности которых располагаются проекции очагов воспаления. Сначала устанавливают в области талии биообъекта 1 кольцевую часть 2 каркасного шунта с соответствующими данной окружности размерами, соединяя концы части 2 в замок 3 с проводящим контактом (фиг.). Нижнюю часть 4 каркасного шунта (фиг.) соединяют с противоположных сторон с несущей частью 2 каркасного шунта с помощью проводящих контактов 5, по крайней мере, один из которых выполнен скользящим для регулирования натяжения нижней части 4 шунта. Таким образом, эта часть шунта охватывает зоны поясничной части позвоночника, мочевого пузыря, предстательной железы, половых органов, прямого кишечника, а при его смещении или установлении дополнительной секции может охватывать зону почек. (Фиг.). При этом шунт может быть выполнен в виде отдельного проволочного каркаса, а может быть вмонтирован в обтягивающие трусы с выполнением вышеописанных функций. Другие автономные части шунта, могут быть установлены и в других выделенных зонах, например, шейном отделе позвоночника с круговым охватом шеи, на ногах с круговым охватом соответствующей части ноги и т. д. При наличии воспалительного процесса или при возникновении воспалительного процесса под любой секцией шунта через каркасный шунт осуществляется сброс избыточной энергии, выделяющейся в очаге воспаления, поскольку термодинамический потенциал в этом очаге является повышенным. Отток энергии в виде тепла, квазипостоянного тока и индукционного тока идет по проводящим частям шунта 2 и 4 от зон воспаления к местам с более низким термодинамическим потенциалом, за счет чего постепенно энтальпия в очаге воспаления понижается и устанавливается состояние относительного равновесия, или минимальной энтальпии. В результате в значительной степени в зоне воспалений ослабляется или прекращается процесс разрушения тканей и восстанавливается нормальное функционирование данного органа, предотвращается его качественное изменение.

Указанная пассивная система является автоматической, то есть при практически любом отклонении той или иной зоны (органа) от нормального состояния, или состояния с минимальной энтальпией, что, в частности, фиксируется повышением температуры поверхности тела в этом месте, шунт организует постепенный переток избыточного тепла и токов в места с меньшим термодинамическим потенциалом, возвращая систему, или очаг воспаления в данной случае в прежнее состояние равновесия. Слаботочность системы каркасного шунта компенсируется ее постоянным действием за счет стационарной установки каркасного шунта на теле биообъекта. При этом никаких неудобств пользователь шунта не испытывает, так как его вес в зависимости от сечения материала колеблется от нескольких до 40 граммов, редко превышая эту величину, а медная, золотая или серебряная проволока практически не взаимодействуют с кожей. Как уже было указано, оптимальным температурным режимом работы шунта является 17 - 32╟С, то есть это та температура пограничного слоя среды, примыкающего к внешней по отношению к телу поверхности шунта, которая обеспечивает наиболее благоприятные условия его функционирования, создавая в среднем при постоянном ношении шунта достаточный уровень теплоотвода для борьбы с воспалениями и вместе с тем не допуская переохлаждения охватываемых шунтом зон тела. Для этого, с одной стороны, тот или иной вид вентиляции, а с другой стороны, частичное внешнее покрытие, например, текстильным материалом поверхности шунта, обеспечивают в любое время года, как нормальный теплоотвод, так и перекрытие низкотемпературных потоков воздуха.


Фиг.

4.2. Каркасное устройство для изменения теплосодержания в области груди и шеи.


Устройство содержит (см. фиг.) три кольцевых проводящих контура 2 из медной проволоки, вмонтированных со стороны внутренней поверхности лифа 1. При застегнутом лифе 1 обеспечивается полный охват грудной части туловища замкнутыми проводящими контурами с достаточно плотным прилеганием к ней, причем для постоянного контроля за плотностью прилегания шунта к поверхности телу в застежке могут быть предусмотрены регулирующие элементы. Тем самым проводящие контура в области молочных желез также имеют непосредственный контакт с кожным покровом. Место соединения обоих концов каждого контура 2 устройства для образования замкнутой цепи может быть также выполнено в виде простейшего замка 3, например, как петля и крючок, и легко расстегивается.

Застежка 3 лифа 1может быть выполнена сзади или спереди. Число закрепленных в лифе 1 частей 2 каркасного шунта может быть увеличено до большего количества звеньев или уменьшено до двух звеньев, при этом обязательным является образование замкнутого проводящего контура каждой части 2.

Над каждой частью шунта по периметру в материале лифа 1 могут быть выполнены вентиляционные отверстия для повышения эффективности теплоотвода.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно проводят непродолжительную - 3-5 секунд - высокотемпературную - 150-220С - обработку материала каркасного шунта, например, медной проволоки диаметром от 1 до 1,5 мм с последующей зачисткой ее поверхности для обеспечения нормальной проводимости. Пластичность проволоки позволяет ей повторять рельеф участка тела, который она охватывает, и обеспечивать проводящий контакт, в особенности в месте выделенной зоны, на поверхности которой располагается проекция очага воспаления. Затем закрепляют, по крайней мере, две кольцевые части 2 шунта на внутренней стороне лифа 1 с образованием проводящих контуров частей 2 при фиксировании (застегивании) застежки 3 (фиг.).

Таким образом, при застегивании лифа или бандажа шунт охватывает зоны молочных желез, среднюю часть позвоночника, области сердца, легких.

При наличии воспалительного процесса под любой секцией шунта или при возникновении воспалительного процесса через каркасный шунт осуществляется сброс избыточной энергии, выделяющейся в очаге воспаления, поскольку термодинамический потенциал в этом очаге является повышенным. Отток энергии в виде тепла, квазипостоянного тока и индукционного тока идет по проводящим частям шунта 2 (фиг.) от зон воспаления к местам с более низким термодинамическим потенциалом, за счет чего постепенно энтальпия в очаге воспаления понижается и устанавливается состояние гомеостаза, или минимальной энтальпии. В результате в значительной степени в зоне воспалений ослабляется и замедляется процесс разрушения тканей и нарушения нормального функционирования данного органа, предотвращается его качественное изменение.

Аналогичным образом процедура может осуществляться и в шейной секции.

Указанная пассивная система является автоматической, то есть при отклонении соответствующего органа или зоны тела, контактирующей с шунтом, от нормального состояния, или состояния с минимальной энтальпией, шунт организует постепенный переток избыточного тепла и токов в места с меньшим термодинамическим потенциалом, то есть выравнивает теплоотдачу воспаляющегося и воспаленного органа до уровня теплоотдачи соседних, охватываемых шунтом зон, возвращая очаг воспаления в данной случае, в прежнее состояние равновесия. Сравнительная слаботочность каркасного шунта компенсируется его постоянным действием за счет стационарной установки каркасного шунта на теле биообъекта. При этом никаких неудобств пользователь шунта не испытывает, так как его вес редко превышает 40 граммов при сечении 0,8 мм², а медная, золотая или серебряная проволока практически не взаимодействуют с поверхностью кожи. Как уже было указано, оптимальным температурным режимом работы шунта является 17 - 32╟С, то есть та температура пограничного слоя среды, примыкающего к внешней по отношению к телу поверхности шунта, которая обеспечивает наиболее благоприятные условия его функционирования, создавая в среднем при постоянном ношении шунта достаточный уровень теплоотвода для борьбы с воспалениями или новообразованиями и вместе с тем не допуская переохлаждения охватываемых шунтом зон тела. Для этого, с одной стороны, тот или иной вид вентиляции, а с другой стороны, внешнее покрытие, например, текстильным материалом шунта, обеспечивают в любое время года, как нормальный теплоотвод, так и перекрытие низкотемпературных потоков воздуха.

Постоянное ношение шунта на теле отнюдь не означает невозможность его снятия вместе с лифом или бандажом, например, при выполнении каких-либо физиологических процедур или в отдельных случаях на ночь. Однако постоянное ношение лифа с шунтом компенсирует, например, постоянное действие источника хронического воспаления, обеспечивая непрерывный отвод избыточного тепла, что, в конечном счете, приводит к ослаблению воспаления или даже к его ликвидации.

Так как при локальном вялотекущем воспалении постоянно производится избыточное по сравнению со здоровыми органами тепло, то оно с течением времени приводит к разрушению клеток, структуры органа и дезорганизации функций воспаленного органа. При этом следует отметить, что речь идет о хронических воспалениях, то есть непрекращающихся воспалениях, при которых восстановления нормального функционирования приповерхностного органа или зоны не происходит, вследствие ослабления защитных сил организма. Для молочных желез это характерно в пожилом возрасте, в результате чего часто приходится ампутировать одну грудь или обе женских груди. Лиф с вмонтированным шунтом автоматически решает эту проблему.

.


Фиг.


4.3. Устройство для изменения теплосодержания различных зон воспаления на основе подложки с проводящим покрытием.


На фиг. 1-а и 1-б показан вариант каркаса, который может быть использован, в частности, при менее ярко выраженном поверхностном рельефе, например, в области поясницы [5]. В этой зоне может быть установлен уплощенный каркас 1, содержащий металлические проводники 2 из серебра, золота, меди или их сплавов, нанесенные на гибкую тонкую подложку 6 из искусственных полимерных тканей. Поскольку выбранный материал проводников имеет высокую пластичность, а современные методы нанесения металлических покрытий, например, сверхзвуковое или магнетронное напыление металлов на указанные виды подложек, обеспечивают хорошую адгезию, постольку при применяемых значениях радиуса кривизны, минимальный из которых соответствует окружности запястья, и сравнительно небольшой толщине покрытия - 15-200 мкм, в случае изгиба каркаса 1 при охвате им выделенных зон, не происходит откалывания или осыпания напыленного проводника. При этом для обеспечения требуемой теплопередачи при толщине металлического покрытия 80 мкм минимальный периметр подложки в ее поперечном сечении составляет 10 мм. При уменьшении толщины покрытия периметр подложки соответственно увеличивается. Толщина и ширина одинарного каркаса 1 с подложкой 3 ограничены размерами и рельефом выделенных зон, для которых должен быть обеспечен достаточно плотный контакт с проводящей поверхностью каркаса. Поэтому толщина подложки 3 составляет 0,4 - 1,5 мм, а размеры ее периметра в поперечном сечении от 10 мм до 60 мм. Место соединения обоих концов каркаса 1 для образования замкнутой цепи может быть выполнено в виде простейшей застежки 4, такой, например, как петли и крючок, которая легко застегивается и расстегивается.

На фиг. 2 показан вариант каркаса 1, с тем или иным видом наложения проводника 2 в виде уплощенной проволоки, например, навитой на подложку 3 который может быть использован, в частности, при менее ярко выраженном поверхностном рельефе, например, в лобной области. Место соединения обоих концов каркаса 1 для образования замкнутой цепи может быть выполнено в виде простейшей застежки 4, такой, например, как петли и крючок, которая легко застегивается и расстегивается на затылке.

Каркас 1 с подложкой 3 может быть выполнен как одинарным с указанными параметрами, так и состоящим из нескольких узких и соединенных проводниками между собой секциями для использования при более сложном рельефе поверхности, например, на щиколотке или шее. При соединении проводников отдельных секций перемычками из того же металла или сплава, что и эти проводники (наборный каркас), суммарные минимальные параметры соответственно по толщине металлического покрытия и периметру подложек в их поперечном сечении всех соединенных секций такие же, что и для вышеописанного одинарного каркаса, но для каждой отдельной секции они могут выбираться по ширине и толщине в зависимости от возможности более полного контакта проводников с поверхностью биообъекта и удобства пользователя.

Устройство работает следующим образом.

Каждый вариант предложенной конструкции обладает гибкостью и удовлетворяет тому, чтобы при застегивании и подгонке был обеспечен плотный контакт с поверхностью выделенной зоны биообъекта. Таким образом, каркас 1 (фиг. 1, 2,) практически повторяет рельеф участка биологического объекта, который каркас 1 охватывает, и обеспечивает наиболее удовлетворительный проводящий контакт, в особенности в месте выделенной зоны, на поверхности который располагается проекция очага хронического воспаления.

Аналогичной является и установка вариантов устройства, показанных на фиг. 1, 2 в тех или иных выделенных зонах, например, на ногах с круговым охватом соответствующей части ноги, в поясничной области, на лбу, руках и т. д. При этом для частей тела, закрытых одеждой, можно устанавливать устройство на внутренней поверхности нательной одежды съемно или стационарно.

При возникновении или протекании воспалительного процесса под любой частью устройства, контактирующей с кожей, через замкнутые проводники охватывающего каркаса 1 осуществляется сброс избыточного тепла, выделяющегося в очаге воспаления. Отток тепла идет по проводникам 2 от зон воспаления к местам с более низким термодинамическим потенциалом, за счет чего постепенно энтальпия в очаге воспаления понижается и устанавливается состояние относительного равновесия, или минимальной энтальпии, то есть состояние, близкое по своим термодинамическим характеристикам к состоянию данной зоны до воспаления.

Указанная пассивная система является автоматической, то есть при практически любом отклонении той или иной зоны (органа) тела, контактирующей с проводящими контурами, от состояния с минимальной энтальпией, устройство организует постепенный переток избыточного тепла в места с меньшим термодинамическим потенциалом, возвращая систему, или очаг воспаления в данной случае в прежнее состояние равновесия. Слаботочность системы охватывающего каркаса компенсируется ее постоянным действием за счет стационарной установки устройства на теле биологического объекта. При этом никаких неудобств пользователь устройства не испытывает, так как вес его металлической составляющей в зависимости от сечения материала колеблется от нескольких граммов при сечении 0,8 мм² до 200 граммов при сечении около 12 мм², редко превышая эту величину, а медные, золотые или серебряные проводники практически не взаимодействуют с поверхностью кожи. Оптимальным температурным режимом работы устройства является 17 - 32╟С, то есть это та температура пограничного слоя среды, примыкающего к внешней по отношению к телу поверхности проводников устройства, которая обеспечивает наиболее благоприятные условия его функционирования, создавая в среднем при постоянном ношении устройства достаточный уровень теплоотвода для изменения энтальпии локальных зон тела биологического объекта и вместе с тем не допуская переохлаждения охватываемых устройством зон тела. Для этого, с одной стороны, тот или иной вид вентиляции, а с другой стороны, частичное внешнее покрытие, например, текстильным материалом поверхности проводников устройства, обеспечивают в любое время года, как нормальный теплоотвод, так и перекрытие низкотемпературных потоков воздуха.

Постоянное ношение устройства на теле при приповерхностных хронических воспалениях отнюдь не означает невозможности его снятия, например, при выполнении каких-либо физиологических процедур или в отдельных случаях на ночь. Однако постоянное ношение устройства в определенной степени компенсирует, например, постоянное действие того или иного источника хронического воспаления, обеспечивая непрерывный отвод избыточного тепла.


4.4. Каркасное устройство для изменения теплосодержания суставов.


Устройство содержит каркас 1 в виде сжатого замкнутого проводящего контура из нескольких не соприкасающихся внутренних витков (фиг. 1) [5]. Каркас выполнен из серебра, золота, меди или их сплавов в виде, например, уплощенной или обычной проволоки с сечением 0,8 мм², или периметром около 3 мм. Длина каркаса - 14 см, ширина - 2 см, протяженность замкнутого проводящего контура - около 1 метра. Контур содержит три внутренних зигзагообразных продольных витка (фиг.1), или шесть продольных проводников, соединенных снаружи в одинарный замкнутый контур. Контакт проводников каркаса 1 исключен, то есть между ними сохранен воздушный промежуток, благодаря использованию крепежно-декоративных деталей 2 из слабо проводящих материалов, например, из мельхиора, монеля, пластмассы и т.п., припаянных или прикрепленных к элементам контура сверху и на торцах каркаса 1 (фиг.2). Эти крепежно-декоративные детали 2 могут иметь различную конфигурацию и служат не только крепежом, но являются дополнительным украшением конструкции, создавая тот или иной декоративный вид или узор, позволяя вместе с тем конструкции быть согнутой в незамкнутую кольцеобразную структуру, радиус кривизны которой может меняться без разрушения конструкции, то есть при разводе торцов несколько увеличивается, что необходимо для надевания браслета запястье, а затем, при поджатии торцевых частей браслета для его фиксации на запястье, он уменьшается, что не позволяет браслету смещаться с запястья или болтаться на нем. При этой фиксации те или иные части нижней поверхности проводников каркаса 1 постоянно контактируют с поверхностью выделенных зон воспаления, например, с суставами на запястье. Указанные пластичные материалы и его конструкция позволяют в довольно широких пределах фиксировать браслет на различных в охвате запястьях.

Витки сжатого контура каркаса 1 могут быть расположены в плоскости каркаса 1 различным образом, лишь бы витки контура не имели контакта с друг другом или же этот контакт был, по крайней мере, через крепежно-декоративные детали со слабой теплопроводностью, такие как мельхиор, монель, пластмасса и т.п.

Аналогичные конструкции другого размера могут быть установлены и на других частях тела, таких как лоб, шея, щиколотки, колени, локти. При этом в случае использования конструкции на коленях или локтях, она может устанавливаться только в ночное время, то есть тогда, когда тело находится в практически неподвижном положении, или же конструкция может монтироваться на известных конструкциях наколенников и т.п. Кроме того, охватывающий каркас 1 аналогичной конструкции может быть съемным элементом на нижнем белье, например трусах, лифчиках и т.п. Однако в этом случае для обеспечения свободной циркуляции тепловых потоков нижняя одежда, контактирующая сверху с проводниками каркаса 1 должна быть неплотной или сетчатой.

В отдельных случаях сектор между торцами незамкнутого каркаса 1 может быть изменен, при сохранении минимально возможной площади поверхности проводников замкнутого контура, от 0╟ до 180╟, то есть в разной степени близости к плоскостному варианту, для размещения каркаса на тех или иных локальных участках приповерхностных воспалений, например, таких близких к плоскостным, как спина, грудь, и с удержанием его на выделенном участке с помощью известных фиксаторов: жгуты, неплотные повязки, завязки на торцах, липкая лента и т.п.

Каркас 1 может быть выполнен как одинарным с указанными параметрами, так и состоящим из нескольких объединенных секций, каждая из которых составляет замкнутый контур, для использования при более сложном рельефе поверхности тела, например, на щиколотке или шее.

Устройство работает следующим образом.

Каркас 1 обладает пластичностью и может фиксироваться, например, на различных по охвату запястьях, обеспечивая тем самым контакт поверхности проводников с поверхностью выделенной зоны тела, в данном случае, с выступающими суставами. Таким образом, каркас 1 охватывает соответствующий участок тела и вместе с тем обеспечивает удовлетворительный проводящий контакт своих проводников с выделенной зоной, на поверхности которой расположена проекция очага хронического воспаления.

При возникновении или протекании воспалительного процесса под любой частью устройства, контактирующей с кожей, через замкнутые проводники охватывающего каркаса 1 осуществляется сброс избыточного тепла, выделяющегося в очаге воспаления. Отток избыточного тепла идет по проводникам каркаса 1 от зон воспаления к местам с более низким термодинамическим потенциалом, за счет чего постепенно уровень энтальпии в очаге воспаления понижается и устанавливается состояние относительного равновесия, или минимальной энтальпии, то есть состояние, близкое по своим термодинамическим характеристикам к состоянию данной зоны до воспаления. При этом теплопотоки свободно циркулируют по замкнутому проводящему контуру и тепловая энергия в результате конвекции и теплоизлучения передается через поверхность проводников замкнутого контура, составляющего каркас 1, в окружающий проводники воздух, имеющий меньшую температуру.

Указанная пассивная система является автоматической, то есть при любом отклонении той или иной приповерхностной зоны или органа тела, контактирующего с проводящими контурами, от состояния с минимальной энтальпией, устройство организует переток избыточного тепла в места с меньшим термодинамическим потенциалом, система выравнивается и очаг воспаления или напряжения возвращается в прежнее состояние равновесия. Сравнительная слаботочность системы охватывающего каркаса компенсируется ее постоянным действием за счет стационарной установки устройства на теле биологического объекта. При этом большей частью никаких неудобств пользователь устройства не испытывает, так как вес его, как правило, незначителен - большей частью несколько десятков грамм. Медные, золотые или серебряные проводники, как известно, никакого вредного воздействия на кожу не оказывают.

Оптимальным температурным режимом работы устройства является 17 - 32╟С, то есть это та температура пограничного слоя среды, примыкающего к внешней по отношению к телу поверхности проводников устройства, которая обеспечивает наиболее благоприятные условия его функционирования, создавая в среднем при постоянном ношении устройства достаточный уровень теплоотвода для изменения энтальпии локальных зон тела биологического объекта и вместе с тем не допуская переохлаждения охватываемых устройством зон тела. Для этого, с одной стороны, тот или иной вид вентиляции, а с другой стороны, частичное внешнее покрытие, например, текстильным материалом поверхности проводников устройства, обеспечивают в любое время года, как нормальный теплоотвод, так и перекрытие низкотемпературных потоков воздуха.

Постоянное ношение устройства на теле при приповерхностных хронических воспалениях отнюдь не означает невозможности его снятия, например, при выполнении каких-либо физиологических процедур или в отдельных случаях на ночь. Однако постоянное ношение устройства в определенной степени компенсирует, например, постоянное действие того или иного источника хронического воспаления, обеспечивая непрерывный отвод избыточного тепла.


Заключение


Медицина, как известно, не всесильна. Зачастую терапевтические методы лечения основаны на довольно поверхностных представлениях о причинах заболеваний и поэтому не могут предложить эффективных методов лечения. Это, в частности, относится к многочисленным хроническим воспалениям, которые и называются хроническими потому, что в хронический обычно толкуется как застарелый, постоянный, иначе говоря, неизлечимый.

Действительно, например, в пожилом возрасте вряд ли возможно устранить воспаление суставов, так как любые медицинские средства не могут восстановить защитные силы организма и процесс воспаления идет постоянно, разрушая ткани. До сих пор с этим приходилось мириться.

Однако термодинамика и теплофизика могут представить любую зону тела как локальную систему, имеющую, несмотря на отсутствие точной информации о протекающих на клеточном уровне процессах, известные физические параметры, такие как объем, давление, температура. Эти и производные от них параметры отличаются для зон хронического воспаления от соседних зон тела с нормальным функционированием. В частности, как правило, в зонах воспаления повышается уровень теплосодержания в результате работы тех или иных неустранимых процессов, вызывающих постоянное воспаление.

Существование процессов, с которыми невозможно бороться, отнюдь не означает, что последствия этих процессов нельзя существенно ослабить или даже устранить. Другое дело, каким образом этого добиться.

Историческая практика в виде использования при воспалениях, ушибах ледяных компрессов и медных пятаков подсказывает нужный путь. Термодинамика так же подсказывает, что при локальных воспалительных процессах или качественном изменении органа, например, в результате сложных связанных процессов, в этом органе или зоне выделяется дополнительное тепло, растет интенсивность электрических потенциалов. А теплофизика говорит о том, что существует немало возможностей для отвода этого, при хронических воспалениях вредного, тепла (энергии).

Однако важно то, что отвод этого вредного, или избыточного тепла при хронических воспалениях должен быть постоянным, чтобы энергетически соответствующий орган не подвергался перегрузкам. И, если этого добиться, то не столь важно, что работу внутренних процессов выделения избыточной энергии невозможно прекратить, сколь важно то, что постоянное удаление, или отвод этой избыточной энергии препятствует ей негативно воздействовать на ткани органа или зоны тела. Конечно, полностью устранить последствия вредной работы этого "внутреннего источника" невозможно, поскольку есть и другие каналы воздействия на ткани. Но, как показывает практика, при теплоотводе происходит существенное ослабление хронических воспалений, снятие болей и соответственно осуществляется переход к более комфортному существованию.

Легкие каркасные высокопроводящие шунты, например, из медной проволоки приведенных конструкций с указанными параметрами можно без больших усилий сделать самостоятельно и носить их, не снимая или снимая на ночь. Это могут быть проволочные наколенники, ремни на пояснице, браслеты на запястьях, обручи на шее или голове и т.д. Не исключено, что в скором времени в продаже появится белье, армированное тонкой высокопроводящей проволокой и т.п.

Эти простейшие конструкции, организуя постоянный отток избыточной энергии от зон воспаления, позволят локальным участкам функционировать в нормальной режиме, избавят от болей, а также от напрасных затрат на безнадежный процесс лечения того, что вылечить невозможно.


Литература


1. Арьев Т.Я. Термические поражения. Ленинград. Медицина. 1966, с. 459 - 460.

2. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М., Энергия, 1977, с. 38 - 41; 58; 95 - 96; 166 - 182; 330).

3. Пат. 2304987 РФ, МКИ A61N 1/14. Устройство для изменения энтальпии выделенной зоны биообъекта (варианты). Ю.M. Низовцев.

4. Пат. 2304945 РФ, МКИ A61F 7/00. Устройство для изменения теплосодержания локальных зон тела человека (варианты). Ю.M. Низовцев, В.М. Низовцев.

5. Пат. 2350302 РФ, МКИ A61F 7/00. Устройство для изменения энтальпии выделенной зоны биологического объекта (варианты). Ю.M. Низовцев, А.Ю. Низовцев.

Сокращенный текст с иллюстрациями выложен на сайте www.litres.ru