PL B1. Urządzenie do nieinwazyjnego wspomagania układu krążenia i do terapii niedrożnych naczyń żylnych i limfatycznych

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. A61H 7/00 ( ) A61H 37/00 ( ) A61H 23/04 ( ) (54) Urządzenie do nieinwazyjnego wspomagania układu krążenia i do terapii niedrożnych naczyń żylnych i limfatycznych (73) Uprawniony z patentu: POLSKA AKADEMIA NAUK INSTYTUT BIOCYBERNETYKI I INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 02/05 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/10 (72) Twórca(y) wynalazku: MAREK DAROWSKI, Warszawa, PL MACIEJ KOZARSKI, Komorów, PL ANDRZEJ SZCZEPANOWSKI, Warszawa, PL KRYSTYNA GÓRCZYŃSKA, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Wojtas-Słodownik Renata LEX-PAT Biuro Prawno-Patentowe spółka cywilna PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do nieinwazyjnego wspomagania układu krążenia i do terapii niedrożnych naczyń żylnych i limfatycznych. W znanym z opisu patentowego (P ) urządzeniu do terapii niedrożnych naczyń żylnych i limfatycznych zawierającym pneumatyczne mankiety wielokomorowe każda para komór z pary mankietów pneumatycznych udowych i goleniowych połączona jest ze źródłem nadciśnienia powietrza za pośrednictwem zaworu pneumatycznego, a wejście sterujące każdego zaworu pneumatycznego połączone jest z wyjściem elektrycznej jednostki sterującej. Każdy zawór elektropneumatyczny połączony jest z parą komór w parze mankietów pneumatycznych za pośrednictwem elementu automatycznego ograniczenia ciśnienia, korzystnie eżektora pneumatycznego. Każda para mankietów, udowe i goleniowe, zawiera co najmniej trzy pary komór. Podczas terapii pacjent ma założone mankiety pneumatyczne na uda i golenie. W elektronicznej jednostce sterującej nastawione są czasy opóźnień między początkiem napełniania poszczególnych komór mankietów. Elektryczna jednostka sterująca generuje w sposób sekwencyjny sygnały sterujące pracą zaworów elektropneumatycznych, wyznaczające odpowiednio czasy otwarcia poszczególnych zaworów elektropneumatycznych i czasy działania nadciśnienia w mankietach pneumatycznych napełnianych powietrzem ze źródła nadciśnienia powietrza za pośrednictwem eżektorów umieszczonych w każdej z linii zasilającej mankiety. Niedogodność znanego rozwiązania polega na zastosowaniu mankietów w postaci uciskowych segmentów nierozłącznie ze sobą związanych. Uniemożliwia to precyzyjne dopasowanie mankietów do kształtu kończyny i nie daje możliwości odłączenia pewnych segmentów na przykład po to, by ominąć owrzodzone lub nadmiernie zniekształcone miejsce kończyny. Inna niedogodność znanego rozwiązania wynika z zastosowania dużej liczby zaworów elektropneumatycznych, co z kolei prowadzi do zwiększenia emitowanego hałasu, zmniejsza niezawodność urządzenia, a także zwiększa koszty jego wykonania. Urządzenie do nieinwazyjnego wspomagania układu krążenia i do terapii niedrożnych naczyń żylnych i limfatycznych zawierające pneumatyczne źródło ciśnienia zasilania oraz mankiety uciskowe charakteryzuje się tym, że końcówki pneumatyczne mankietów uciskowych znajdujących się na tej samej części kończyn są połączone za pomocą trójnika z tą samą końcówką wyjściową wielodrogowego elektropneumatycznego zaworu rozdzielającego połączonego za pomocą sprzęgła mechanicznego z osią silnika elektrycznego korzystnie typu krokowego, a końcówka zasilająca zaworu rozdzielającego jest połączona z końcówką wyjściową pneumatycznego źródła ciśnienia korzystnie w postaci ssąco-tłoczącej pompy elektropneumatycznej i jednocześnie z końcówką zasilającą zaworu ograniczającego ciśnienie, którego końcówka wyjściowa jest połączona z atmosferą lub korzystnie z końcówką źródła ciśnienia, z którą jest także połączona końcówka odpowietrzająca zaworu ograniczającego ciśnienie i końcówka wyjściowa filtru zanieczyszczeń powietrza, którego końcówka wejściowa jest połączona z atmosferą. W korzystnym wykonaniu zawór rozdzielający zbudowany jest w postaci korpusu zawierającego kilka, korzystnie siedem, wyjściowych końcówek pneumatycznych i jedną końcówkę zasilającą oraz korzystnie jedną końcówkę odpowietrzającą, przy czym w komorze korpusu jest umieszczony wirnik wybierający zawierający kanał, który w kolejnych położeniach kątowych łączy kanał końcówki zasilającej korpusu z kolejnym kanałem końcówki wyjściowej korpusu i również zawierający kanał łączący końcówki wyjściowe, nie połączone z kanałem zasilającym z kanałem końcówki odpowietrzającej. Mankiety uciskowe mają postać płaskich i elastycznych komór pneumatycznych z co najmniej jedną końcówką pneumatyczną i co najmniej jednym zapięciem łączącym końce mankietu korzystnie typu szybko-łączącego na rzep". Korzystnie mankiety uciskowe są połączone ze sobą mechanicznie za pomocą elastycznego pasa mocowanego do mankietów za pomocą szybko-łączącego połączenia korzystnie typu na rzep". Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się kilkoma korzystnymi cechami: Samodzielne mankiety uciskowe mogą być indywidualnie i najkorzystniej z punktu widzenia terapii umieszczone na kończynie pacjenta, a po ich rozmieszczeniu połączone między sobą za pomocą pasa stabilizującego ich położenie. Wielodrogowy zawór elektro-pneumatyczny, napędzany silnikiem elektrycznym, pozwala zminimalizować poziom szumów emitowanych przez urządzenie, zwiększa niezawodność konstrukcji dzięki zastosowaniu silnika bezszczotkowego (np. skokowego) i obniża całkowity koszt urządzenia.

3 PL B1 3 Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu połączeń poszczególnych podzespołów urządzenia, fig. 2 przedstawia schematycznie układ mankietów znajdujących się na tej samej części kończyny, fig. 3 przedstawia w przekroju poprzecznym przez końcówkę wyjściową zaworu rozdzielającego, a fig w przekroju osiowym przez końcówkę zasilającą zaworu rozdzielającego przykład jego wykonania z zastosowanym cylindrycznym wirnikiem wybierającym podczas gdy w przykładzie wykonania zaworu rozdzielającego z fig. 5 i fig. 6 zastosowano wirnik w postaci dysku wirującego. Przykład wykonania zaworu z wirnikiem także pokazano w postaci dwóch przekrojów: fig. 6 - wzdłuż osi i przez końcówkę zasilającą oraz fig. 5 - w poprzek osi i przez kanał odpowietrzający. Urządzenie według wynalazku zawiera mankiety uciskowe połączone ze sobą mechanicznie za pomocą elastycznego pasa mocowanego do mankietów (1l-1p),...(7l-7p). Na fig. 2 pokazano przykład wykonania mankietów M zakładanych na lewą (indeks I) i prawą (indeks p) nogę pacjenta. Mankiety mają postać płaskich i elastycznych komór pneumatycznych z co najmniej jedną końcówką pneumatyczną i co najmniej jednym zapięciem łączącym rozłącznie zewnętrzną powierzchnię M mankietu z paskiem P, korzystnie na rzep", przy czym końcówki pneumatyczne mankietów uciskowych znajdujących się na tej samej części kończyn są połączone za pomocą trójnika z tą samą końcówką wyjściową 11 wielodrogowego elektropneumatycznego zaworu rozdzielającego 9 zbudowanego w postaci korpusu 10 zawierającego kilka, korzystnie siedem, wyjściowych końcówek 11 pneumatycznych i jedną końcówkę 12 zasilającą oraz korzystnie jedną końcówkę 13 odpowietrzającą, przy czym w komorze korpusu jest umieszczony wirnik 14 wybierający zawierający kanał 15, który w kolejnych położeniach kątowych łączy kanał końcówki zasilającej 17 korpusu z kolejnym kanałem końcówki 11 wyjściowej korpusu i również zawierający kanał 18 łączący końcówki 11 wyjściowe, nie połączone z kanałem zasilającym, z kanałem końcówki odpowietrzającej 12, przy czym oś wirnika wybieraka jest połączona za pomocą sprzęgła mechanicznego z osią silnika elektrycznego 17 korzystnie typu krokowego, a końcówka wejściowa korpusu zaworu rozdzielającego jest połączona z końcówką wyjściową pneumatycznego źródła 16 ciśnienia korzystnie w postaci ssąco-tłoczącej pompy elektropneumatycznej i jednocześnie z końcówką zasilającą 12 zaworu 18 ograniczającego ciśnienie, którego końcówka wyjściowa jest połączona z atmosferą lub korzystnie z końcówką ssącą pompy pneumatycznej 16, z którą jest także połączona końcówka odpowietrzająca zaworu 18 ograniczającego ciśnienie i końcówka wyjściowa filtru 19 zanieczyszczeń powietrza, którego końcówka wejściowa jest połączona z atmosferą. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 5 i 6 zawór rozdzielający 9 różni się od opisanego już zaworu z przykładu wykonania pokazanego na fig. 3 tym, że wirnik zaworu 14 ma kanały doprowadzające i odprowadzające powietrze z mankietów wykonane w jego płaskiej powierzchni czołowej a nie jak w przykładzie wykonania z fig. 3 w bocznej powierzchni cylindrycznej. Urządzenie według wynalazku działa następująco: źródło ciśnienia pneumatycznego, pokazane w przykładzie wykonania z fig. 1 jako ssąco - tłocząca pompa pneumatyczna 16 zasila wielodrogowy zawór elektropneumatyczny 18, którego wirnik 14 kieruje strumień powietrza do kolejnych komór par mankietów (1l-1p)...(7l-7p) pneumatycznych za pośrednictwem kanału zasilającego 15 znajdującego się w wirniku zaworu. Kątowa długość tego kanału decyduje o tym ile mankietów jest jednocześnie napełnionych powietrzem. Oprócz kanału zasilającego w wirniku zaworu znajduje się kanał odpowietrzający 8 łączący niezasilane mankiety z kanałem ssącym źródła ciśnienia 16 lub bezpośrednio z atmosferą. Obrotowi wirnika 14 towarzyszy w efekcie sekwencja kolejnych napełnień i opróżnień mankietów tworząc na nodze pacjenta falę ucisku przemieszczającą się od dołu nogi w kierunku pachwiny. Prędkość fali jest proporcjonalna do prędkości obrotowej silnika napędzającego zawór wielodrogowy. Wirnik silnika może się poruszać zarówno ruchem ciągłym jak i przerywanym. Wybór algorytmu czasowych zmian prędkości ruchu obrotowego wirnika zaworu zależy od rodzaju terapii. W przypadku leczenia niedrożności naczyń żylnych i limfatycznych jest to ruch względnie powolny (okres cyklu co najmniej wielosekundowy) i jednostajny. W przypadku wspomagania układu krążenia (w stanach pozawałowych) napełnianie i opróżnianie mankietów odbywa się gwałtownie, z możliwie największą prędkością. Cykl pracy jest w tym przypadku krótki (ok.1s) zsynchronizowany z naturalnym cyklem elektrycznej aktywności serca EKG. Efektywność wspomagania krążenia zależy bowiem od spełnienia rygorystycznych relacji czasowych przy napełnianiu i opróżnianiu kolejnych segmentów mankietów w ramach jednego cyklu pracy serca.. Druga istotna różnica między przypadkiem terapii niedrożności naczyń żylnych oraz limfatycznych i przypadkiem wspomagania układu krążenia polega

4 4 PL B1 na stosowaniu zupełnie innych ciśnień w mankietach. Przy terapii niedrożności naczyń, aby nie upośledzać samego krążenia, maksymalne stosowane ciśnienie nie może przekraczać tętniczego ciśnienia rozkurczowego. Z kolei przy wspomaganiu układu krążenia maksymalne ciśnienia w mankietach powinny być wyższe od ciśnienia skurczowego w tętnicach nożnych aby skutecznie oddziaływać na przepływ krwi w naczyniach przez odcięcie przepływu w dolnej części kończyny i przetłoczenie krwi z kończyny w kierunku serca. W przypadku wspomagania krążenia do układu sterującego 20 należy ponadto doprowadzić dodatkowy sygnał EKG 23 służący do synchronizacji urządzenia z naturalnym rytmem serca, co symbolicznie pokazano na fig. 1. Układ 21 zaznaczony również symbolicznie służy do zadawania parametrów pracy i wyboru rodzaju algorytmu. Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do nieinwazyjnego wspomagania układu krążenia i do terapii niedrożnych naczyń żylnych i limfatycznych zawierające pneumatyczne źródło ciśnienia zasilania oraz mankiety uciskowe, znamienne tym, że końcówki pneumatyczne mankietów uciskowych (1l-1p)...(7l-7p) znajdujących się na tej samej części kończyn są połączone za pomocą trójnika (1,...7) z tą samą końcówką wyjściową (11) wielodrogowego elektropneumatycznego zaworu rozdzielającego (9) połączonego za pomocą sprzęgła mechanicznego z osią silnika elektrycznego (17) korzystnie typu krokowego, a końcówka wejściowa zaworu rozdzielającego (9) jest połączona z końcówką wyjściową pneumatycznego źródła ciśnienia (16) korzystnie w postaci ssąco-tłoczącej pompy elektropneumatycznej i jednocześnie z końcówką zasilającą zaworu (18) ograniczającego ciśnienie, którego końcówka wyjściowa jest połączona z atmosferą lub korzystnie z końcówką ssącą źródła ciśnienia (16), z którą jest także połączona końcówka odpowietrzająca zaworu (18) ograniczającego ciśnienie i końcówka wyjściowa filtru (19) zanieczyszczeń powietrza, którego końcówka wejściowa jest połączona z atmosferą. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawór rozdzielający (9) zbudowany jest w postaci korpusu (10) zawierającego kilka, korzystnie siedem, wyjściowych końcówek (11) pneumatycznych i jedną końcówkę zasilającą (12) oraz korzystnie jedną końcówkę odpowietrzającą (13), przy czym w komorze korpusu jest umieszczony wirnik wybierający (14) zawierający kanał (15), który w kolejnych położeniach kątowych łączy kanał końcówki zasilającej (12) korpusu (10) z kolejnym kanałem końcówki wyjściowej (11) korpusu (10) i również zawierający kanały (8) łączące końcówki wyjściowe (11), nie połączone z kanałem zasilającym, z kanałem końcówki odpowietrzającej (13). 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że mankiety uciskowe mają postać płaskich i elastycznych komór pneumatycznych (1I,...nl). (1p,...np) z co najmniej jedną końcówką pneumatyczną i co najmniej jednym zapięciem rozłącznym łączącym końce mankietu. 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 3, znamienne tym, że mankiety uciskowe są połączone ze sobą mechanicznie za pomocą elastycznego pasa mocowanego do mankietów rozłącznie.

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.