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Rapid and selective brain cooling method using vortex tube: A feasibility study - 16/04/16

Doi : 10.1016/j.ajem.2016.02.001 
Mohammad Fazel Bakhsheshi, PhD a, b, , Lynn Keenliside a, Ting-Yim Lee, PhD a, b, c
a Imaging Program, Lawson Health Research Institute, London, Ontario, Canada1  
b Imaging Research Laboratories, Robarts Research Institute, London, Ontario, Canada 
c Department of Medical Imaging and Biophysics, Western University, London, Ontario, Canada 

Corresponding author at: Imaging Research Laboratories, Robarts Research Institute, 1151 Richmond Street, North London, Ontario, N6A 5B7. Tel.: +12 519 639 7897; fax: +1 519 663 3078.Imaging Research LaboratoriesRobarts Research Institute1151 Richmond StreetNorth LondonOntarioN6A 5B7

Abstract

Vortex tubes are simple mechanical devices to produce cold air from a stream of compressed air without any moving parts. The primary focus of the current study is to investigate the feasibility and efficiency of nasopharyngeal brain cooling method using a vortex tube. Experiments were conducted on 5 juvenile pigs. Nasopharygeal brain cooling was achieved by directing cooled air via a catheter in each nostril into the nasal cavities. A vortex tube was used to generate cold air using various sources of compressed air: (I) hospital medical air outlet (n = 1); (II) medical air cylinders (n = 3); and (III) scuba (diving) cylinders (n = 1). By using compressed air from a hospital medical air outlet at fixed inlet pressure of 50 PSI, maximum brain-rectal temperature gradient of −2°C was reached about 45–60 minutes by setting the flow rate of 25 L/min and temperature of −7°C at the cold air outlet. Similarly, by using medical air cylinders at fill-pressure of 2265 PSI and down regulate the inlet pressure to the vortex tube to 50 PSI, brain temperature could be reduced more rapidly by blowing −22°C ± 2°C air at a flow rate of 50 L/min; brain–body temperature gradient of −8°C was obtained about 30 minutes. Furthermore, we examined scuba cylinders as a portable source of compressed gas supply to the vortex tube. Likewise, by setting up the vortex tube to have an inlet pressure of 25 PSI and 50 L/min and −3°C at the cold air outlet, brain temperature decreased 4.5°C within 10–20 min.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Plan


 Conflicts of Interest: MFB, LK, and T-YL are inventors on patent application PCT/CA2015/050,216 submitted on March 4, 2013, describing the selective brain cooling method.
☆☆ Sources of Funding: Lawson Health Research Institute.


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Vol 34 - N° 5

P. 887-894 - mai 2016 Retour au numéro
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