УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ ПРОЦЕДУР

Изобретение относится к области физиотерапии, а именно к устройствам для принятия оздоровительных, реабилитационных ванн с использованием водных экстрактов из твердого сырья животного и растительного происхождения, в частности, экстракта, полученного из замороженных или сушеных пантов, в лечебно-профилактических, санаторно-курортных и т.п. учреждениях.

Известны устройство для проведения физиопроцедур по свидетельству на полезную модель №20841 (опубл. 29.06.2001 г.) и устройство для проведения ванн по патенту РФ №2106850 (опубл. 20.03.1998 г.) одного и того же заявителя, которые отличаются друг от друга теплоносителем, подаваемым в рубашку резервуара с лечебной жидкостью, и тем, что в полезной модели не предусмотрен охладитель полученного при высокой температуре экстракта.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков (прототип) является устройство для проведения ванн по патенту РФ №2106850 (опубл. 20.03.1998 г.), содержащее два или более резервуара с лечебной жидкостью, по меньшей мере, один из которых выполнен с возможностью размещения во внутреннем объеме навески сырья, каждый резервуар оснащен средством нагрева, сливной трубой для отпуска к пользователю лечебной жидкости, каждая из указанных сливных труб соединена с первым трубопроводом, снабженным охладителем и подключенным, по крайней мере, к одному средству приема физиотерапевтических процедур в виде ванны, каждая ванна сообщена со вторым трубопроводом, снабженным насосом и соединенным с каждым резервуаром, снабженным регулятором температуры, соединенным с трубопроводом подачи холодной воды и выполненным с возможностью слива, при необходимости, лечебной жидкости в канализацию.

В известном устройстве не предусмотрены слив из ванн использованного раствора и фильтры на первом трубопроводе перед охладителем проточного типа и на втором трубопроводе перед насосом, перекачивающим использованный лечебный раствор, направляемый на пастеризацию, отсутствуют средства контроля температуры лечебной жидкости на входе в охладитель и средства контроля и регулирования температуры на выходе из охладителя, что подразумевает измерение температуры в ванне вручную. При возникновении нештатной ситуации (разрыв матерчатого мешка) необходимо либо слить лечебную жидкость в канализацию, что затратно из-за дорогостоящего сырья, или вычерпать сырье, попавшее в резервуар, что сделать, с безусловным исключением в лечебной жидкости его частиц, невозможно, и тогда в ванну попадет лечебная жидкость со сниженными органолептическими показателями.

Конструкция известного устройства имеет ограничения по используемому средству нагрева воды в резервуаре (рубашка резервуара с теплоносителем, в качестве которого используют нагретую воду), реализующему вторичный электронагрев, при котором ТЭНы греют теплоноситель в рубашке, а он, в свою очередь, нагревает резервуар. Водяная баня имеет низкий КПД, повышенную инерционность нагрева, требует постоянного поддержания необходимого уровня воды и проведения мероприятий по удалению накипи.

Устройство предусматривает наличие трубопровода для промывки резервуаров, но этот же трубопровод используют для подачи в резервуары холодной воды, следовательно, промывку резервуаров осуществляют тоже холодной водой, что недопустимо по санитарно-гигиеническим требованиям.

Разноуровневое размещение резервуаров и ванн, обусловленное отсутствием насоса на трубопроводе подачи лечебной жидкости, приводит к увеличению протяженности трубопроводов, повышает металлоемкость устройства (наличие металлоконструкций, на которых установлены резервуары, высотой 1-1,5 м).

Известное устройство предусматривает обеспечение возможности проведения ванн с многократным использованием пастеризованного лечебного раствора разными пользователями, которые сменяют один другого. Но устройство не предусматривает средств временного хранения лечебной жидкости как с целью создания ее запаса, так и для ее многократного применения одним и тем же пользователем.

Вышеприведенные недостатки снижают эксплуатационные возможности и удобства известного устройства.

Используемое средство нагрева воды в каждом из резервуаров (водяная баня) предопределяет высокую температуру получения лечебной жидкости (экстрагирования сырья) и пастеризации - 96-98°С в течение не менее 1 часа. Известно (патент РФ №2268059, опубл. 20.01.2006 г., заявитель - Всероссийский научно-исследовательский институт пантового оленеводства), что при нагревании уже до 70-75°С снижается растворимость белков, наследующих основные факторы биологической активности пантов. Так, видимое выпадение в осадок альбумина наступает при 67°С, для глобулинов - 69°С, для фибриногена - 56°С. Следовательно, уменьшается содержание аминокислот в лечебной жидкости. Кроме того, высокая температура, близкая к кипению, приводит при проведении процессов экстракции и пастеризации к потере ряда термолабильных биологически активных веществ, таких как гормоны и ферменты (патент РФ №2054292, опубл. 20.02.1996 г.).

Отсутствуют какие-либо средства для обновления поверхности контакта сырья с водой, экстракция сырья идет только за счет выдерживания воды в резервуарах при температуре 96-98°С в течение не менее 1 часа, что не технологично, увеличивает время экстракции, уменьшает выход экстрагируемых веществ с единицы навески сырья.

Таким образом, аппаратурное оформление фазы получения лечебной жидкости технологически не оптимизировано для переработки сырья с высоким содержанием белкового компонента.

В прототипе экстрагированию подвергают измельченные панты, внутренняя пористая часть которых заполнена кровью. Экстракция сырья в горячей воде, кроме безвозвратных потерь биологически активных веществ, приводит к низким органолептическим показателям лечебной жидкости, которая имеет повышенную мутность из-за свернувшихся белков, оставляет следы (налет) на теле пользователя, объективно появляется запах, воспринимаемый как неприятный. Экстракт, имеющий низкие органолептические показатели, поступает в ванну потребителю, снижая эстетическое качество процедуры. Отсутствуют какие-либо функциональные единицы в устройстве-прототипе, улучшающие органолептику как получаемой лечебной жидкости в резервуаре, так и лечебной жидкости, поступившей в ванну к пользователю. Неудовлетворительные органолептические свойства лечебной жидкости ухудшают условия труда обслуживающего персонала, могут являться причиной полного отказа пользователя от принятия физиотерапевтической процедуры в виде ванны, что сужает круг потенциальных пользователей.

При этом известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности получения лечебной жидкости только из пантов.

Следовательно, известное устройство обладает узкими функциональными и эксплуатационными возможностями и недостаточными эксплуатационными удобствами.

Задачей заявляемого технического решения является создание технологически оптимизированного устройства для проведения физиотерапевтических процедур с повышенными эксплуатационными возможностями, удобствами и экономически привлекательной эффективностью функционирования в целевой зоне действия (принятие процедур пользователем непосредственно после получения лечебной жидкости), расширяющего арсенал средств такого назначения при одновременном обеспечении возможности включения в число пользователей лиц, чувствительных к органолептическим свойствам лечебной жидкости, за счет создания условий, исключающих безвозвратные потери биологически активных веществ из белковых компонентов сырья и придающих получаемой и используемой с помощью устройства лечебной жидкости улучшенные потребительские свойства при сохранении достоинства прототипа в части минимизации этапов подготовки сырья к получению лечебной жидкости без использования дополнительных реагентов.

Заявляемое устройство имеет высокую приспособленность для использования, так как создает условия для психологически необременительного приема процедур пользователями и его обслуживания персоналом.

Оптимизировано конструктивное оформление тракта движения свежей и использованной лечебной жидкости, кроме того, одновременно уменьшаются высотные габариты устройства, повышается надежность получения функционального результата с высокими потребительскими свойствами.

Получение лечебной жидкости из сырья при щадящих условиях снижает энергетические затраты на снятие продукта с единицы объема технологического оборудования.

Конструктивное выполнение заявляемого устройства позволяет расширить сырьевую базу.

При этом заявляемое устройство предусматривает возможность обеспечения запаса лечебной жидкости, а также возможность многократного применения порции лечебной жидкости одним и тем же пользователем после пастеризации по его запросу.

Поставленная задача решается заявляемым устройством для проведения физиотерапевтических процедур, содержащим два или более резервуара с лечебной жидкостью, по меньшей мере, один из которых выполнен с возможностью размещения во внутреннем объеме навески сырья, каждый резервуар оснащен средством нагрева, сливной трубой для отпуска к пользователю лечебной жидкости, каждая из указанных сливных труб соединена с первым трубопроводом, снабженным охладителем и подключенным, по крайней мере, к одному средству приема физиотерапевтических процедур в виде ванны, каждая ванна сообщена со вторым трубопроводом, снабженным насосом и соединенным с каждым резервуаром, снабженным регулятором температуры, соединенным с трубопроводом подачи холодной воды и выполненным с возможностью слива, при необходимости, лечебной жидкости в канализацию. Особенность заключается в том, что каждый резервуар оснащен излучателем ультразвука с частотой 20-24 кГц и интенсивностью 10-12 Вт/см², охладитель оснащен на каждом входе средствами контроля температуры, а на каждом выходе - средствами контроля и средствами регулирования температуры, первый трубопровод снабжен фильтром и насосом, размещенными перед охладителем, при этом средство нагрева размещено внутри каждого резервуара или прикреплено к его внешней поверхности или размещено с воздушным зазором к его внешней поверхности.

В частности, каждый резервуар подключен к источнику горячей промывочной воды.

В частности, средство нагрева выполнено в виде трубчатого электрического нагревателя, или в виде погружного змеевикового теплообменника, или в виде, по меньшей мере, одной электроконфорки, или в виде индукционного нагревателя.

В частности, средства контроля и регулирования температуры, устройство налива воды в каждый резервуар связаны с панелью управления, снабженной цифровыми регулирующими элементами.

В частности, охладитель выполнен в виде теплообменного пластинчатого аппарата или в виде однопоточного или многопоточного теплообменника типа «труба в трубе».

В частности, средства контроля температуры на входе и выходе охладителя представляют собой датчики или биметаллические термометры.

В частности, средства регулирования температуры на выходе охладителя представляют собой двухходовые линейные клапаны с сервоприводом или регулировочные задвижки с ручным приводом.

В частности, устройство оснащено, по крайней мере, одной емкостью временного хранения лечебной жидкости.

В частности, каждая емкость временного хранения лечебной жидкости подключена к первому трубопроводу.

В частности, каждая емкость временного хранения лечебной жидкости сообщена с каждым резервуаром посредством третьего трубопровода, снабженного фильтром и насосом.

В частности, каждая ванна и емкость временного хранения лечебной жидкости соединена с источником горячей промывочной воды.

В частности, каждая ванна и емкость временного хранения лечебной жидкости выполнена с возможностью слива лечебной жидкости в канализацию.

В частности, каждая емкость временного хранения лечебной жидкости выполнена с возможностью оснащения средством, несущим информацию о конкретном пользователе.

В частности, один резервуар в верхней части снабжен съемным металлическим перфорированным или сетчатым стаканом.

Анализ источников информации показал, что в уровне техники отсутствует устройство для проведения физиотерапевтических процедур с заявленной совокупностью существенных признаков. Но именно предлагаемое устройство с оптимизированным набором конструктивных элементов, выбранных из соображений обеспечения необходимого уровня всего комплекса достигаемых параметров при целевом использовании устройства, позволило достичь вышеуказанный технический результат и решить поставленную задачу.

Параметры используемого ультразвука являются оптимальными.

Изменение их в сторону увеличения экономически нецелесообразно, так как увеличиваются энергозатраты без повышения выхода в лечебную жидкость биологически активных веществ.

Изменение их в сторону уменьшения снижает качественные и количественные показатели экстрагирования и пастеризации.

Из уровня техники известен способ получения экстракта рогов сайги по авторскому свидетельству СССР №1814800 (опубл. 15.05.1993 г.), в котором, одновременно с проведением 5-8-минутной экстракции дистиллированной водой при 20-25°С (соотношение сырье:вода 1:50) и перемешиванием на магнитной мешалке, на систему сырье-растворитель воздействуют ультразвуком с целью более полного извлечения (выхода) целевого продукта и интенсификации способа. При этом до экстракции удаляют сердцевину рогов, как не обладающую биологической активностью (в пантах марала, в отличие от рогов сайги, наиболее важная часть, содержащая белки крови), а оставшееся сырье растирают до порошкообразного состояния, дезинтегрируют до протоплазмы. В связи с этим возникает возможность вести экстракцию с использованием ультразвука при пониженной температуре.

Но при этом требуется сложный, дорогостоящий этап подготовки сырья к экстракции и перемешивание на магнитной мешалке для обновления поверхности контакта между сырьем и экстрагентом, что влечет за собой усложнение аппаратурного оформления способа. Кроме того, известный способ относится к промышленному производству экстракта, не предусматривает хранение дезинтегрированного сырья и, соответственно, не позволяет вести экстракцию в непосредственной близости к месту принятия ванн.

Известен способ экстракции из твердого растительного сырья (в частности, корни женьшеня, плоды боярышника) по патенту РФ №2104733 (опубл. 20.02.1998 г.), включающий предварительное измельчение растительного сырья с последующим воздействием ультразвуком с частотой 22 кГц, интенсивностью 1-70 Вт/см² в течение 60-420 с в растворе этанола. Использование ультразвука проводится с целью интенсификации процесса экстрагирования биологически активных соединений и увеличения содержания их в растворе.

Недостатком является обязательное использование этанола (легковоспламеняющаяся жидкость - ЛВЖ), что снижает безопасность ведения процесса, увеличивает его стоимость и указывает на небольшой объем получаемого в лабораторных условиях экстракта.

Известен способ получения водного экстракта прополиса по патенту РФ №2402923 (опубл. 10.11.2010 г.), включающий замораживание прополиса до хрупкого состояния, измельчение в порошок с размером частиц 2-4 мм, смешивание подготовленного прополиса с дистиллированной водой и экстракцию ультразвуком в режиме кавитации в течение 2,5 часов непрерывно, при этом в процессе экстракции постепенно повышают температуру смеси до 50-60°С. Способ позволяет упростить водный процесс экстракции, обеспечивает возможность максимального вывода в экстракт внутриклеточных жидкостей с содержащимися в них биологически активными веществами. Процесс проходит при температурах, сохраняющих биологическую активность белковых соединений исходного сырья.

Недостатком способа является длительный, дорогостоящий, со сложным аппаратурным оформлением этап подготовки сырья к экстракции, длительный период ультразвуковой обработки. Кроме того, способ не предусматривает возможность вести экстракцию в непосредственной близости к месту принятия ванн.

Известен способ получения водного экстракта прополиса по патенту РФ №2185181 (опубл. 20.07.2002 г.). Процесс экстракции порошкообразного сырья с ультразвуком ведут в течение 20-30 минут, но при этом на втором этапе экстракции после настаивания повышают температуру до 80-90°С, причем предварительно проводят ионизацию воды, вводят стабилизатор, что удорожает и усложняет процесс, а повышение температуры ставит под сомнение сохранение биологической активности белковых соединений исходного сырья.

Предлагаемое устройство позволяет оптимизировать процесс получения лечебной жидкости и ее пастеризации, получать экстракт в одну технологическую операцию за счет задания физических параметров оборудованию. Оно пригодно для проведения физиотерапевтических процедур с использованием как животного, так и растительного твердого сырья в соответствии с существующей потребностью.

В заявляемом устройстве используемые параметры ультразвука проявляют комплекс свойств - не только интенсифицируют процесс получения лечебной жидкости, хотя уровень интенсификации также возрастает, но и обеспечивают баланс между эффективным обеззараживанием использованной лечебной жидкости и сохранением биологически активных веществ, увеличивают поверхность контакта сырья и воды без дополнительного механического перемешивания путем увеличения пенетрирующей (проникающей) способности воды в капилляры внешней, более твердой части сырья, в частности пантов, за счет звукокапиллярного эффекта, исключают безвозвратные потери биологически активных веществ именно из белковых компонентов сырья без дополнительных этапов подготовки сырья и без дополнительного введения каких-либо действующих агентов, улучшают органолептику получаемой лечебной жидкости. Применение ультразвука и емкостей временного хранения позволило реализовать концепцию хранения запаса лечебной жидкости и концепцию индивидуального многократного использования порции лечебной жидкости (возможность адресного применения) при контроле отсутствия в ней вредной микрофлоры и сохранения органолептических показателей, так как ультразвук не только обеззараживает при пастеризации бывшую в употреблении лечебную жидкость, но и предотвращает загнивание ее в резервуарах временного хранения (Патент РФ №2381184, опубл. 10.02.2010 г.). Полученная лечебная жидкость обладает более высокой термоокислительной устойчивостью. Нет данных, что органолептические характеристики лечебной жидкости, используемой в качестве средства для принятия ванн, можно улучшить путем применения ультразвука при ее получении.

Каждый из выявленных из уровня техники решений, имеющих признак, совпадающий с отличительным признаком заявленного изобретения (использование ультразвука), не подтверждают известность влияния этого отличительного признака на указанный заявителем технический результат.

Заявленное устройство для проведения физиотерапевтических процедур иллюстрируется следующим графическим изображением.

На Фигуре представлена общая схема устройства для проведения физиотерапевтических процедур.

Устройство для проведения физиотерапевтических процедур содержит, в частности, резервуар 1 для приготовления лечебной жидкости, оснащенный в верхней части перфорированным или сетчатым стаканом из нержавеющей стали (условно не показан) и резервуар 2 для пастеризации использованной лечебной жидкости. Объем стакана составляет 1/20-1/30 объема резервуара 1, что достаточно для размещения навески сырья, и обеспечивает полное погружение сырья в жидкость. Стакан разъемно или неразъемно соединен с крышкой или стенкой резервуара 1. Каждый резервуар снабжен средством нагрева 3, которое, в частности, может быть размещено внутри резервуара и выполнено, например, в виде трубчатого электронагревателя (ГОСТ 13268-88), который приведен на Фигуре, в виде погружного змеевикового теплообменника (Pahlen Hi-flow, производства Швеции), может быть прикреплено к внешней поверхности каждого резервуара и выполнено, например, в виде кольцевого ТЭНа (ГОСТ 13268-88), в виде электроконфорки (ГОСТ 14163-88) или может быть размещено с воздушным зазором к внешней поверхности каждого резервуара и выполнено, например, в виде индукционного нагревателя «Эдисон» производства ЗАО «Завод Сибирского технологического машиностроения», г. Новосибирск). Каждый резервуар оснащен излучателем ультразвука (условно не показан), например, УЗТА-1/22-ОМ серии «Волна-М» производства ООО «Центр ультразвуковых технологий», оснащен сливной трубой 4 для отпуска пользователю лечебной жидкости. Каждая из труб 4 соединена с первым трубопроводом 5, снабженным фильтром 6, насосом 7 и охладителем 8 (например, пластинчатый аппарат по ТУ 3612-001-72323163-2006 или, например, теплообменник типа «труба в трубе» по ТУ 3612-014-00220302-99). Охладитель 8 на каждом входе оснащен средствами контроля температуры 9 и на каждом выходе оснащен средствами контроля 9 и регулирования температуры 10. Первый трубопровод 5 подключен, к по меньшей мере, одной ванне 11. Каждая ванна 11 сообщена со вторым трубопроводом 12, снабженным фильтром 13 и насосом 14 и соединенным с каждым резервуаром. Каждый резервуар снабжен регулятором температуры (условно не показан), соединен с трубопроводом подачи холодной воды 15, подключен к источнику горячей воды через третий трубопровод 16 и фильтр 17. Первый трубопровод 5 выполнен с возможностью подключения, по меньшей мере, к одной емкости 18 временного хранения лечебной жидкости, которая расположена в прохладном помещении и снабжена средством, несущим информацию о конкретном пользователе (например, табличку с фамилией и инициалами). Каждая емкость 18 сообщена с каждым резервуаром посредством третьего трубопровода 16, снабженного фильтром 19 и насосом 20. Каждая ванна 11 и каждая емкость 18 соединена с источником горячей воды через фильтр 21, выполнена с возможностью слива лечебной жидкости в канализацию. В устройстве используют, например, так называемые фильтры-грязевики с размером сетки 500 мкм или фильтры косые сетчатые производства фирмы ITAP (Италия). Конструктивные элементы устройства оснащены кранами 22 для технологического обслуживания.

Предлагаемое устройство для проведения физиотерапевтических процедур работает следующим образом.

Открывают краны 22 подачи холодной воды в резервуар 1 из трубопровода 15 до необходимого уровня. В стакан из нержавеющей стали помещают порцию биологического сырья, например, замороженные панты, распиленные на кружочки толщиной 4-7 мм, или кусочки мумие, или кусочки корня женьшеня в количестве, предписанном технологией приготовления экстракта с использованием определенного объема воды в резервуаре в соответствии с существующей потребностью в конкретной концентрации биологически активных веществ в лечебной жидкости. Включают нагревательные элементы, например, ТЭН 3. Воду нагревают до температуры 55-65°С в зависимости от сырья. Вверху резервуара размещают излучатель ультразвука таким образом, чтобы его поверхность касалась воды. Процесс получения лечебной жидкости проводят в течение 20-30 минут при частоте 20-24 кГц и интенсивности излучения 10-12 Вт/см². Контроль и регулирование температуры, налив воды в 1 резервуар осуществляют посредством панели управления с цифровыми регулирующими элементами.

После получения лечебной жидкости в резервуаре 1 открывают кран 22, лечебная жидкость через фильтр 6 посредством насоса 7 поступает в охладитель 8, где охлаждается до температуры 37-38°С. После охладителя 8 лечебная жидкость поступает в емкость временного хранения лечебной жидкости 18 с целью создания запаса или в ванное отделение, где заполняют одну из ванн 11 и осуществляют отпуск процедуры пользователю. После проведения процедуры открывают кран 22 на ванне, и использованный экстракт через фильтр 13 насосом 14 поступает во второй трубопровод 12 и затем в резервуар 2 на пастеризацию при температуре 55-65°С в течение 20-30 минут при наложении ультразвука частотой 20-24 кГц и интенсивностью 10-12 Вт/см². После пастеризации через кран слива 22 резервуара 2 лечебная жидкость через фильтр 6 посредством насоса 7 поступает в охладитель 8, а затем или в емкость временного хранения лечебной жидкости 18 до следующей процедуры конкретного пользователя, или в ванну 11 для отпуска процедуры следующему пользователю. Пригодность использования одной и той же порции лечебной жидкости определяют с помощью фотоэлектрокалориметра (ФЭК) в сопоставлении с прозрачностью и цветом эталонного образца.

Получаемая с помощью заявляемого устройства лечебная жидкость является прозрачной (виден погруженный в нее белый лист бумаги), в отличие от мутного «бульона», получаемого с помощью устройства-прототипа (погруженный в жидкость белый лист бумаги не виден совсем). Получаемая с помощью заявляемого устройства лечебная жидкость обладает запахом, соответствующим запаху лечебной жидкости, полученной с помощью устройства-прототипа при 30-кратном разведении последней дистиллированной водой. Оценка запаха проводилась путем индивидуального опроса пользователей.

После отпуска процедуры осуществляют дезинфекционную обработку каждой ванны 11, промывку горячей водой.

Свободные от лечебной жидкости резервуары 1 и 2 промывают горячей водой. Для этого закрывают краны 22 слива лечебной жидкости для отпуска потребителю, открывают краны 22 слива в канализацию, краны 22 третьего трубопровода 16, кран 22 источника горячей воды, включают насос 20. Горячая промывочная вода, проходя фильтры 17 и 19, насос 20, трубопровод 16, резервуары 1 и 2, запорную арматуру, сливается в канализацию.

Все возможные действия обслуживающего персонала по поддержанию в надлежащем санитарном состоянии устройства для проведения физиотерапевтических процедур иллюстрируются схемой, приведенной на Фигуре и понятной любому специалисту в данной области техники. Оснащение конструктивных элементов предлагаемого устройства запорной арматурой позволяет проводить промывку различных технологических блоков вместе или по отдельности в зависимости от существующей потребности.

Заявляемое устройство для проведения физиотерапевтических процедур экспериментально апробировано при испытаниях на различном сырье, результаты которых показали его практическую осуществимость.