Электропневматическое устройство для улучшения системной микроциркуляции Российский патент 2024 года по МПК A61H9/00 

Область техники

Изобретение относится к медицинской технике, а именно - к прессотерапии, и может быть использовано в комплексном лечении пациентов с тяжелыми системными нарушениями микроциркуляции, в том числе у пациентов в критическом состоянии (шок, синдром мультиорганной дисфункции, постреанимационная болезнь), также во время операций на сердце в условиях искусственного кровообращения.

Уровень техники

Болезни системы кровообращения занимают первое место среди всех причин инвалидности и гибели человека в большинстве экономически развитых стран мира, в том числе и в России. Известно, что для лечения хронической лимфатической и венозной недостаточности, в том числе трофических нарушений кожи широко используются аппараты для прессотерапии. Однако функция этих приборов состоит в пассивном перемещении венозной крови и интерстициальной жидкости в проксимальном направлении путем компрессии мягких тканей.

Для улучшения микроциркуляции известно устройство, которое позволяет воздействовать на ткани организма человека давлением, нагнетаемым от 75 до 90 мм.рт.ст. (патент RU 2700493). Пневмокомпрессия осуществляется с частотой 0,1 Гц через пневматические манжеты, при этом воздействие осуществляется на стопы и кисти человека противофазно. Тренажер позволяет воздействовать на ткани организма человека с физиологической частотой (прототип).

К недостаткам тренажера можно отнести то, что в пневматических манжетах отсутствует активное (принудительное) разрежение и, как следствие, за заданный промежуток времени воздух не успевает полностью выйти из пневматической манжеты, при этом минимальное давление в пневматической манжете может превышать давление в микрососудах, что оказывает отрицательное влияние на микрокровоток, а физиологические колебания при этом могут полностью блокироваться.

Настоящее изобретение призвано решить следующие задачи: за счет активного разрежения обеспечить задаваемое минимальное давление (не допустить ограничение микрокровотока), за счет дополнительной низкой эндотелий-зависимой частоты модуляции 0,025 Гц обеспечить более физиологический паттерн микрокровотока в триггерных зонах, что способствует рефлекторному улучшению системной микроциркуляции. Технической проблемой заявляемого изобретения является устранение недостатков прототипа путем создания устройства, обеспечивающего активное нагнетание и разрежение воздуха в пневматических манжетах (далее пневмоманжеты) и возможностью воздействия на стопы и кисти человека с максимальным давлением компрессии в диапазоне от 75 до 95 мм рт.ст., и минимальным давлением от 0 до 30 мм рт.ст., в виде амплитудно-модулированных колебаний давления с частотами 0,1 Гц и 0,025 Гц, указанные частоты являются составляющими гармонических колебаний давления.

Значительным отличием заявленного изобретения от прототипа является то, что:

1. Задают значения минимального давления.

2. Величина максимального давления меняется с частотой 0,025 Гц (эндотелий - зависимая частота).

3. Используют активное разрежение (выход воздуха из пневмоманжет).

4. Применяют сложное двухчастотное изменение давления в виде гармонических колебаний (0,025 Гц и 0,1 Гц); Указанные частоты работают одновременно, в составе сложного паттерна динамики нагнетаемого давления.

5. Наличие аккумулятора позволяет использовать устройство во время транспортировки пациента.

6. Устройство оснащено двумя компрессорами, пневмоманжеты оснащены подогревом.

Краткое описание сущности изобретения

Разработано электропневматическое устройство, которое состоит из двух пневмокомпрессоров с активным нагнетанием и активным разрежением в парных пневмоманжетах (для стоп и для кистей), силиконовых пневмотрубок для подачи и отвода воздуха и блока управления. Устройство выполнено с возможностью воздействия на стопы и кисти человека с максимальным давлением компрессии в диапазоне от 75 до 95 мм рт.ст. с частотами 0,025 Гц и 0,1 Гц в виде амплитудно-модулированных гармонических колебаний заданных параметров и минимальным давлением от 0 до 30 мм рт.ст. Пневмоманжеты выполнены закрывающими кисть на 2/3 и стопу - наполовину от дистальной части. С учетом заданных значений максимального и минимального давлений, а также времени воздействия осуществляется сложный цикл пневмокомпрессии (0.1 Гц+0.025 Гц) виде амплитудно- и частотно-модулированных гармонических колебаний заданных параметров с активным разрежением. Максимальное давление создают в диапазоне от 75 до 95 мм.рт.ст., минимальное - от 0 до 30 мм рт.ст. Амплитудно- и частотно-тип компрессии вызывает активный резонансный ответ со стороны системного микрокровотока, поскольку частота 0,025 Гц является эндотелий-зависимой, а зоны стоп и кистей человека являются триггерными (рефлексогенными) для микроциркуляторного русла.

Устройство работает в непрерывном режиме с задаваемыми параметрами максимального и минимального значения давлений, температуры, а также длительности работы. Уровень задаваемого максимального давления составляет 75-95 мм.рт.ст. со сложным изменением давления с частотами 0,025 Гц и 0,1 Гц. Частота 0,1 Гц реализуется через длительность нагнетания и разрежения в пневмоманжетах: нагнетание давления - в течение 5 секунд, разрежение - в течение 5 секунд (длительность цикла - 10 секунд, цикличность воздействия - 6 раз в минуту, что соответствует частоте 0.1 Гц). Частота 0.025 Гц реализуется через динамику максимального давления в виде гармонических колебаний: заданное значение максимального давления достигается 1 раз в 40 секунд, что соответствует частоте 0,025 Гц.

Уровень минимального давления составляет 0-30 мм рт.ст., который контролируется при активном разрежении пневмоманжет, а 4 датчика давления позволяют оценивать параметр воздействия на каждую конечность. Время непрерывного воздействия - до 72 часов. Устройство оснащено аккумулятором, что позволяет использовать устройство во время транспортировки пациента.

Для изготовления дополнительных аксессуаров используют высококачественные материалы; бесшумный мотор с увеличенным ресурсом; буквенно-цифровой подсвечиваемый LCD (жидкокристаллический дисплей от англ. liquid crystal display) TFT (тонкопленочный транзистор от англ. thin-film transistor) экран; дистанционный пульт управления в комплекте; миниатюрный корпус с транспортировочной ручкой.

Заявленное устройство относится к классу II электрической безопасности медицинских изделий.

Краткое описание фигур

На рис. 1 показан общий вид устройства.

А - пневмокомпрессорная установка; В - пневмоманжеты.

На рис. 2 показана конструкция устройства А, где:

1 - входной внутренний гермоввод для силиконовых пневмотрубок для подачи и отвода воздуха;

2 - цветовой индикатор работы устройства в штатном режиме;

3 - клавиатура управления дисплеем (6);

4 - шаговое вращательное реле для установки давления и контроля температурного режима;

5 - металлический съемный корпус;

6 - цветовой графический дисплей для вывода информации о состоянии работы устройства с указанием давления, температуры, времени сеанса, режима работы, заряда аккумулятора;

7 - звуковой индикатор (динамик) работы устройства;

8 - встраиваемый корпус для установки разъема 11 и кнопки 12;

9 - кабельная вилка датчиков температуры и давления;

10 - розетка, ответная часть вилки датчиков температуры и давления;

11 - входной сетевой разъем питания;

12 - кнопка включения/выключения устройства со световым индикатором.

На рис. 3 показана конструкция пневмоманжет В, где

13, 14, 15, 16 - датчики давления в пневмоманжетах;

17, 18, 19, 20 - датчики температуры в пневмоманжетах;

21, 22, 23, 49 - пневмоманжеты;

24, 25 - тройники Y-образные для коммутации силиконовых пневмотрубок для подачи и отвода воздуха;

26, 28 - силиконовые пневмотрубки для подачи и отвода воздуха;

27, 29 - кабели подключения датчиков и нагревательных контуров (49, 52, 53, 54).

На рис. 4 показана конструкция устройства с платформой основания, датчиками, переключателями, системой контроля данных, где:

30 - вторичный пневмодатчик давления в устройстве;

31, 32 - тройники силиконовых пневмотрубок для подачи и отвода воздуха;

33 - блок аккумуляторных батарей для работы устройства в отсутствии сетевого питания;

34 - два пневмокомпрессора 12 В производительностью 13 л/мин с системой очистки воздуха;

35 - блок DC/DC 220 АС - 12V VDC;

36 - платформа основания устройства - нижняя панель;

50 - четыре пневмопереключателя;

51 - плата печатная контроля давления, температуры и ввода/вывода данных;

Рис. 4, блок С

37, 38 - позиционное вращательное реле для ввода параметров давления, температуры, времени сеанса работы устройства, а также ввода даты, времени суток;

39 - клавиша клавиатуры (3) для выбора параметра «Меню»;

40 - клавиша клавиатуры (3) для выбора параметра «Ввод»;

41 - клавиша клавиатуры (3) для выбора параметра «Вверх»;

42 - клавиша клавиатуры (3) для выбора параметра «Влево»;

43 - клавиша клавиатуры (3) для выбора параметра «Выбор функции»;

44 - клавиша клавиатуры (3) для выбора параметра «Назад»;

45 - клавиша клавиатуры (3) для выбора параметра «Вниз»;

46 - клавиша клавиатуры (3) для выбора параметра «Вправо»;

47 - цветовой индикатор (зеленый) правильности работы устройства, дополнительного подтверждения ввода параметров и выбора режима;

48 - цветовой индикатор (красный) ошибочности работы устройства, дополнительно подтверждающий информацию об ошибке устройства на дисплее (3).

49, 52, 53, 54 - нагревательный контур

На рис. 5 показана капилляроскопия Пациента А в первые сутки нахождения в клинике.

На рис. 6 показана капилляроскопия Пациента А в третьи сутки нахождения в клинике.

На рис. 7 показана капилляроскопия Пациента Б в первые сутки нахождения в клинике.

На рис. 8 показана капилляроскопия Пациента Б в третьи сутки нахождения в клинике.

Устройство работает следующим образом

При подключенном питании 220 В или достаточном заряде аккумулятора на дисплее (3), при включенном устройстве, кнопка (2) в положении «ВКЛ», о чем свидетельствует индикатор на цветном дисплее (3), появляется информация о состоянии устройства - заряд батареи, дата и время, по истечении 10 секунд после включения появляется меню «начало работы».

На лицевой панели загорается зеленый индикатор (47), свидетельствующий о полной работоспособности устройства. На дисплее (3) появляется информация о текущем давлении в системе, а также о текущей температуре каждого нагревательного контура (49, 52, 53, 54), печатная плата (51) контроля давления на основе показаний датчиков давления автоматически спустит давление в устройстве после включения и примет остаточное давление в устройстве за ноль (остаточное давление не должно превышать порог, в противном случае, устройство сообщит об ошибке на графическом дисплее и красном индикаторе (48). Далее, с помощью позиционных реле (37, 38) требуется установить продолжительность прохождения процедуры, температуру в пневмоманжетах в диапазоне от 37 до 40 градусов с шагом в 1 градус, а также максимальное и минимальное значения давления. Последовательность ввода определяется нажатием клавиш клавиатуры (6). Время прохождения процедуры устанавливают в диапазоне от 20 минут до нескольких суток (при необходимости).

Пациент ложится на спину, на кисти и стопы надевают пневмоманжеты. Во время процедуры пациент лежит на спине. Этапы работы устройства:

1. При подаче напряжения на пневмопереключатель (50) первый пневмокомпрессор (34) подает воздух в нижнюю пару пневмоманжет в течение 5 секунд до достижения заданного максимального значения давления

2. во время 5-секундного активного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления, осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения давления на 20 мм рт. столба меньше заданного максимального значения давления;

3. во время 5-секундного активного разрежения в верхней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления, осуществляется нагнетание воздуха первым пневмокомпрессором в нижнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт. столба меньше заданного максимального давления;

4. во время 5-секундного активного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления, осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт. столба меньше заданного максимального значения давления;

5. во время 5-секундного активного разрежения в верхней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха первым пневмокомпрессором в нижнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 20 мм рт. столба меньше заданного максимального значения давления;

6. во время 5-секундного активного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения заданного максимального значения давления;

7. во время 5-секундного активного разрежения в верхней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха первым пневмокомпрессором в нижнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт. столба меньше заданного максимального значения давления; 8. во время 5-секундного активного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления.

Когда воздух нагнетают в одну пару пневмоманжет, во второй паре пневмоманжет происходит активное разрежение до достижения заданного минимального значения давления. Для завершения процедуры необходимо завершить сеанс, выбрав соответствующее меню «завершение сеанса», давление в системе устройства будет стравлено, после чего пневмоманжеты можно снять. Далее следует выключить выключатель (12) и отсоединить питающий сетевой кабель от сети.

Примеры на осуществление изобретения.

Пример 1.

Пациент А поступил с диагнозом: острый деструктивный панкреатит, септический шок. Пневмокомпрессия начата на фоне патогенетической и симптоматической терапии на седьмые сутки пребывания в отделении реанимации. Тяжесть состояния определялась мультиорганной дисфункцией в виде сосудистой, дыхательной, печеночной недостаточности; отмечалось прогрессирующее снижение количества тромбоцитов, нарастание маркеров воспаления, а также нарушение периферического микрокровотока, более выраженные в области нижних конечностей (по данным капилляроскопии) с формированием обширных аваскулярных зон. Сеансы пневмокомпрессии осуществлялись суммарно 18 часов в сутки (3 раза по 6 часов), в течение трех суток. Положительная динамика отмечена к концу первых суток использования пневмокомпрессии в виде повышения количества тромбоцитов, снижения прокальцитонина, снижения потребности в вазопрессорной поддержке.

Капилляроскопия представлена на Рис. 5 и на Рис. 6.

Пациент А стопа в первые сутки пневмокомпрессии (сплошная аваскулярная зона) Рис. 5.

Пациент А. Стопа в третьи сутки пневмокомпрессии (визуализируются капилляры с однородным кровотоком) Рис. 6

Пример 2.

Пациент Б (несостоятельность анастомоза после резекции пищевода с пластикой желудочным стеблем, сепсис). Пневмокомпрессия начата на фоне патогенетической и симптоматической терапии на одиннадцатые сутки пребывания в отделении реанимации. Тяжесть состояния определялась мультиорганной дисфункцией в виде дыхательной, энтеральной, белково-энергетической недостаточности; отмечалось снижение количества тромбоцитов, нарастание маркеров воспаления, а также нарушение периферического микрокровотока, более выраженные в области нижних конечностей (по данным капилляроскопии) с формированием обширных аваскулярных зон. Воздействие осуществлялось суммарно 12 часов в сутки (2 раза по 6 часов), в течение трех суток. Положительная динамика отмечена к концу первых суток использования пневмокомпрессии в виде повышения количества тромбоцитов, снижения прокальцитонина, увеличение парциального давления кислорода в артериальной крови.

Капилляроскопия представлена на Рис. 7 и на Рис. 8.

Пациент Б. Стопа в первые сутки пневмокомпрессии (обширная аваскулярная зона, явления экстравазации) Рис. 7.

Пациент Б. Стопа в третьи сутки пневмокомпрессии (визуализируются капилляры с однородным кровотоком, отсутствуют явления экстравазации) Рис. 8.

Витальной микроскопией подтверждено, что в результате воздействия устройства на триггерные зоны улучшается периферический капиллярный кровоток. Лабораторно подтверждено, что в результате воздействия устройства также улучшается системная микроциркуляция, о чем свидетельствуют: увеличение количества тромбоцитов, увеличение парциального давления кислорода в артериальной крови, снижение маркеров воспаления. В пользу системного влияния свидетельствует снижение вазопрессорной поддержки.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к электропневматическому устройству для дозированной пневмокомпрессии стоп и кистей человека. Устройство состоит из двух пневмокомпрессоров, силиконовых пневмотрубок для подачи и отвода воздуха, печатной платы контроля давления на основе показаний датчиков давления, позиционных реле, пневмопереключателя, блока управления верхних и нижних пар пневмоманжет с подогревом, выполненных с возможностью закрывания кисти на 2/3 и стопу - наполовину от дистальной части и с возможностью чередования воздействия на стопы и кисти человека максимальным давлением от 75 до 90 мм рт.ст. и минимальным давлением от 0 до 30 мм рт.ст. Устройство выполнено таким образом, что при подаче напряжения на пневмопереключатель первый пневмокомпрессор подает воздух в нижнюю пару пневмоманжет в течение 5 секунд до достижения заданного максимального значения давления. Во время 5-секундного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения давления на 20 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления, во время 5-секундного разрежения в верхней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха первым пневмокомпрессором в нижнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт.ст. меньше заданного максимального давления. Во время 5-секундного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления. Во время 5-секундного разрежения в верхней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха первым пневмокомпрессором в нижнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 20 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления. Во время 5-секундного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения заданного максимального значения давления. Во время 5-секундного разрежения в верхней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха первым пневмокомпрессором в нижнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления. Во время 5-секундного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления. Техническим результатом является создание устройства, обеспечивающего активное нагнетание и разрежение воздуха в пневматических манжетах и возможностью воздействия на стопы и кисти человека с максимальным давлением компрессии в диапазоне от 75 до 95 мм рт.ст. и минимальным давлением от 0 до 30 мм рт.ст. в виде амплитудно-модулированных колебаний давления с частотами 0,1 Гц и 0,025 Гц, указанные частоты являются составляющими гармонических колебаний давления. 8 ил.

Электропневматическое устройство для дозированной пневмокомпрессии стоп и кистей человека, состоящее из двух пневмокомпрессоров, силиконовых пневмотрубок для подачи и отвода воздуха, печатной платы контроля давления на основе показаний датчиков давления, позиционных реле, пневмопереключателя, блока управления верхних и нижних пар пневмоманжет с подогревом, выполненных с возможностью закрывания кисти на 2/3 и стопу - наполовину от дистальной части и с возможностью чередования воздействия на стопы и кисти человека максимальным давлением от 75 до 90 мм рт.ст. и минимальным давлением от 0 до 30 мм рт.ст.; устройство выполнено таким образом, что при подаче напряжения на пневмопереключатель первый пневмокомпрессор подает воздух в нижнюю пару пневмоманжет в течение 5 секунд до достижения заданного максимального значения давления; во время 5-секундного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения давления на 20 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления, во время 5-секундного разрежения в верхней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха первым пневмокомпрессором в нижнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт.ст. меньше заданного максимального давления; во время 5-секундного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления; во время 5-секундного разрежения в верхней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха первым пневмокомпрессором в нижнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 20 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления; во время 5-секундного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения заданного максимального значения давления; во время 5-секундного разрежения в верхней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха первым пневмокомпрессором в нижнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления; во время 5-секундного разрежения в нижней паре пневмоманжет до достижения заданного минимального значения давления осуществляется нагнетание воздуха вторым пневмокомпрессором в верхнюю пару пневмоманжет до достижения значения давления на 10 мм рт.ст. меньше заданного максимального значения давления.