FI110754B - Ulkoinen vastasykelaite sekä menetelmä tämän ohjaamiseksi - Google Patents

Description

1 110754

Ulkoinen vastasykelaite sekä menetelmä tämän ohjaamiseksi

Keksinnön ala

Esillä oleva keksintö liittyy ulkoiseen vastasykelaitteeseen ja mene-5 telmään sen ohjaamiseksi.

Keksinnön tausta

Ulkoisella vastasykkeellä saadaan aikaan suoranaista parantavaa vaikutusta viime vuosina yhä vallitsevimmiksi tulleiden kardiovaskulaaristen sairauksien hoidossa. Amerikan kardiovaskulaarisessa aikakauslehdessä (30 (10) 10 656 - 661, 1973) tri Cohen raportoi ulkoiseen vastasykkeeseen tarkoitetun lait teen, joka on neljän raajan peräkkäinen vastasykelaite. Se muodostuu lukuisista ilmapalloista, jotka on kierretty potilaan neljän raajan ympärille. Painetta kohdistetaan peräkkäisesti kunkin raajan kauemmasta osasta lähempään osaan. Ilmapallot saavat paineistettua ilmaa täyttymisensä kuluessa käyttäen korkea-15 paineista kaasua suuresta kompressorista energialähteenään (100-1 750 mm Hg) ohjaamaan solenoidiventtiilin avautumisaikaa. Ilmapallot tyhjennetään käyttämällä tyhjiöpumppua. Laite edellyttää suuren ilmakompressorin käyttöä, suurta tyhjiöpumppua ja lukuisia painetransduktoreja käyttämällä tarkkaillaan tulo-painetta, jotta varmistuttaisiin, että ilmapallot eivät kohdista liian suurta painetta. 20 Tämä laite ei kuitenkaan ole ainoastaan kookas ja kallis vaan myös äärim-' mäisen meluisa ja vaikea käyttöön. Se on näin ollen sopimaton päivittäiseen : kliiniseen käyttöön.

Ulkoinen sydämen avustaminen on kuvattu US-patentissa nro 3 866 604, joka on parannus edellä mainittuun alkuperäisen ulkoiseen vas-: * ·'; 25 tasykelaitteeseen. Tämä laite on kuitenkin äärimmäisen kookas ja meluisa sekä . . ·. monimutkainen käyttää.

Ulkoinen vastasykelaite on kuvattu myös CN-patenttijulkaisussa 85 200 905, jolle on myös myönnetty US-patentti nro 4 753 226. Tätä ulkoista vastasykelaitetta pidetään aikaisemman toteutuksen eräänä parannuksena.

. . 30 Neljän raajan ilmapallon lisäksi se käsittää myös pakarailmapallojen parin. Il mapallot täytetään peräkkäisesti positiivisella paineella ja sitten, sopivalla vii-'· veellä, tyhjennetään samanaikaisesti käyttäen mikrotietokonetta ohjaamaan so- ··· lenoidiventtiilien avautumista ja sulkeutumista. Suuripaineinen kaasulähde ja • tyhjiöpumppu ovat poistettu laitteen tilavuuden pienentämiseksi ja sen teke- ,.· · 35 miseksi käytännöllisemmäksi. Tämän laitteen ilmapallojen tyhjentymisestä 2 110754 puuttuu negatiivisen paineen imu ja se riippuu luonnollisesta purkautumisesta ilmakehään. Tämän vuoksi pallojen tyhjentyminen on epätäydellistä ja hidasta ja jättää jäännöskaasua ilmapalloon, mikä haittaa tämän laitteen kykyä pienentää sydämen jälkikuormaa (työkuormaa).

5 Positiivisen ja negatiivisen tyyppinen parannettu ulkoinen vastasyke- laite on kuvattu CN-patenttijulkaisussa 88 203 328, jossa on lisätty negatiivisen paineen imuvälineet ilmapallojen tyhjentämiseksi. Tämä laite on kuitenkin edelleenkin tehoton kaiken paineistetun kaasun poistamisessa ilmapalloista, minkä lisäksi se on edelleen kookas ja meluisa ja raskas kuljetettavaksi ollakseen so-10 vellettavissa käytäntöön kliinisessä ympäristössä.

Pienoiskokoinen ulkoinen vastasykelaite on kuvattu CN-patenttijulkaisussa 1 057 189A, jossa ilmakompressori voidaan sijoittaa laitteen päärungon sisälle, eikä se edellytä erillistä toteutusta. Solenoidiventtiilit ja il-mapallomansetit sisältävä laatikko on ripustettu putkimaiseen laitteeseen ja 15 kiinnitetty suoran laitteen päärunkoon. Tämä laite on käytännöllinen kliinisessä käytössä, koska se on kooltaan huomattavasti pienempi. Tällä laitteella ei kuitenkaan ole negatiivista osaa ilmapallojen tyhjentymisnopeuden lisäämiseksi ja se on edelleen äärimmäisen meluisa eikä ole kovinkaan tehokas tuottaessaan vastasykkeen toivottuja hermodynaamisia vaikutuksia, nimittäin suurta täytty-20 misnopeutta ja tehokasta tyhjentymistä.

*.* ’ Edellä mainituilla ulkoisilla vastasykelaitteilla on useita etuja alkupe- . räiseen nähden, mutta edelleen on useita ongelmia. Esimerkiksi ilmakompres- sorin tuottamalla suuripaineisella ilmalla on korkea lämpötila sen saapuessa il-mapalloihin, mikä saattaa aiheuttaa potilaalle epämukavaa tunnetta tai jopa ki-25 pua; aikaisempien ulkoisten vastasykelaitteiden käyttämä ilmapallon mansetti : ·; · on tehty pehmeistä materiaaleista kuten keinonahka, kangas ja vastaavat, joilla voi olla suuri joustavuus ja venyvyys, mikä edellyttää suuren kaasumäärän käyttöä tarvittavan paineen aikaansaamiseksi ja aiheuttaa, että ilmapalloja pystytään täyttämään optimaalisella täyttymisnopeudella. Edelleen, epäsopivuuden . . 30 vuoksi kuollutta tilaa voi muodostua ilmapallon kauluksen ja ympäröidyn raajan • · väliin; ilmapallon mansetti voi liukua alaspäin vastasykkeen aikana, jolloin se ei '·· kykene tehokkaasti ajamaan verta ääreisalueilta aortan juureen, mikä suoraan ··· vaikuttaa vastasykehoidon tehokkuuteen. Kaikki nämä tekijät vähentävät vas- ·:··; tasykkeen tehokkuutta ja edellyttävät enemmän paineistettua kaasua täyttä- ..· · 35 mään kuolleen tilan ja enemmän tehoa kompressorilta. Samanaikaisesti aiheu- 3 110754 tuu ilmapallon täyttymisnopeuden pieneneminen, mikä estää kehon massan sekä verisuonien tehokkaan puristamisen.

Historiallisesti korvanipukkasykeaaltoa, sormisykettä tai ohimosyke-aaltoa on käytetty ajoitussignaalina antamaan sopiva ajankohta ulkoisen pai-5 neen tuomiselle siten, että ulkoisen paineen tuottamana saatava syke valtimossa voisi saapua aortan juurelle juuri aorttaläpän sulkeutuessa, mikä jakaa valtimosykeaallon systoliseen jaksoon ja diastoliseen jaksoon. Kuitenkin kor-vanipukkasykeaallolla, sormisykeaallolla tai ohimosykeaallolla on signaali, joka on johdettu mikroverenkierrosta eikä mahdollisesti heijasta todellista sykeaaltoa 10 suurista valtimoista kuten aortta. Sykkeen kaksihuippuisuuden kuoppakohdan käyttö todellisena aorttaläpän sulkeutumishetkenä ei ole oikein, sillä kaksihuippuisuuden kuoppakohtaan vaikuttavat monet muut tekijät, kuten verisuonten joustavuuden aiheuttama vaimentava vaikutus, valtimojen kaventumisesta tuleva heijastuva aalto ja edellisten sykeaaltojen aiheuttama interferenssi. Näin oils Ien ulkoisen vastasykkeen alalla on mitä tärkeintä löytää todellinen aorttaläpän sulkeutumisajankohta, jotta ulkoisesti tuottavalle paineelle voitaisiin löytää sopiva täyttymisajankohta.

Teoreettisesti on olemassa kaksi tekijää, jotka tulee ottaa huomioon määritettäessä kaikkien ilmapallojen sopiva samanaikainen tyhjentymisajan-20 kohta: (1) kaiken ulkoisen paineen vapauttaminen ennen seuraavaa systolia *·* ‘ maksimaalisen systolisen kuorman poiston aikaansaamiseksi; (2) täyden tilan ylläpitäminen niin kauan kuin mahdollista, jotta täysin voitaisiin käyttää hyödyksi koko diastolijakso, jotta saataisiin aikaan suurin mahdollinen diastolinen lisäys, toisin sanoen diastolisen paineen lisäys ulkoisesti tuodun paineen vuoksi. Näin Γ·*· 25 ollen eräs tehokkaan vastasykkeen mitta on kyky minimoida systolista painetta ;v ja samaan aikaan maksimoida diastolisen aallon alla olevan pinta-alan suhde systolisen aaltomuodon alla olevaan pinta-alaan. Tätä tarkastelua voidaan käyttää antamaan ohjaava sääntö optimaalisen tyhjentämisajankohdan määrittämiseksi.

30 Edelleen, erinäiset olemassa olevat vastasykelaitteet mittaavat ai- noastaan potilaan elektrokardiografisia signaaleja rytmihäiriöitten varalta. Kos-# ka vastasyke kohdistaa painetta raajoihin diastolin aikana, mikä lisää valtimo- painetta diastolissa ja tekee sen suuremmaksi kuin systolinen paine, veren vir-·.·· tausdynamiikka ja ihmiskehon fysiologiset parametrit voivat vaihdella merkittä- .. · · 35 västi. Eräät näistä vaihteluista voivat olla edullisia, toisten niistä ollessa mahdol- 4 110754 lisesti epäturvallisia. Valtimokovetustaudista ja laskimokovetustaudista kärsivillä potilailla on vaarana verisuonien murtuminen niiden sisäisen paineen kasvamisen johdosta. Edelleen, paineen kohdistaminen raajoihin ei ainoastaan purista valtimoita vaan myös laskimoita ja tämä voi lisätä sydämeen palaavan veren 5 määrää. Tämä voi aiheuttaa sydänperäistä turvotusta tai keuhkopöhöä sydämen pumppauskyvyn heikkenemisen vuoksi ja sydämen kyvyttömyydestä pumpata ulos sydämeen palaavaa lisääntynyttä verimäärää. Tämä voi vuorostaan vaikuttaa kehon valtimoiden happikylläisyyteen ja aiheuttaa happivelkaa. Näin ollen on välttämätöntä tarkkailla valtimopaineen ja happikylläisyyden suu-10 rinta arvoa potilaan veressä elektrokardiogrammin tarkkailun lisäksi, jotta taattaisiin potilaan turvallisuus vastasykehoidon aikana.

Edelleen, kaasun jakolaite olemassa olevissa ulkoisissa vastasyke-laitteissa toimii ohjaamalla solenoidiventtiilien avautumista ja sulkeutumista, mistä on haittana kookkaat ja monimutkaiset putkiyhteydet. Tämä on epäedul-15 lista koko laitteen miniatyrisoinnin ja sen kannettavuuden parantamisen kannalta.

Keksinnön yhteenveto Näin ollen, esillä olevan keksinnön päämääränä on poistaa edellä mainitut haitat ja antaa parannetun tehokkuuden ulkoinen vastasykelaite.

20 Keksinnön eräänä päämääränä on ulkoinen vastasykelaite, jossa on ‘ / tarkka ja luotettava täyttymisen ja tyhjentymisen ajoitus ja paineistetun kaasun : 1 pienennetty lämpötila siten, että ilmapallojen kaasuvirtauksen lämpötila on lä- » » * :’ hellä huoneen lämpötilaa.

Esillä olevan keksinnön päämääränä edelleen on pienikokoinen ul-\ \ 25 koinen vastasykelaite, jossa on uudet kaasun jakovälineet ja pienennetyt put- :Y kiyhteydet.

Esillä olevan keksinnön vielä eräänä päämääränä on ulkoinen vastasykelaite, jossa on laitteet potilaan veren verenpaineen ja happikylläisyyden tarkkailemiseksi hoidosta aiheutuvien komplikaatioiden tarkkailemiseksi.

30 Esillä olevan keksinnön vielä eräänä päämääränä on negatiivinen « * imu ilmapallojen tyhjentämiseksi, jotta kaikki paineistettu kaasu saataisiin pois . nopeasti, alennettaisiin systolista painetta ja pienennettäisiin solenoidiventtiilien melutasoa.

·,*·· Esillä olevan keksinnön vielä eräänä päämääränä on puolijäykkä tai ‘ 35 jäykkä ilmapallon mansetti, joka voidaan joko muotoilla ympäröitävän raajan • > 5 110754 muotoiseksi tai sijoittaa sopivia puristumattomia materiaaleja kuolleeseen tilaan ilmapallon kauluksen ja ympäröidyn raajan väliin, jotta tehokkaasti pienennettäisiin puristetun kaasun tilavuutta ja tehohäviöitä sekä aikaa, joka tarvitaan ulkoisen paineen nostamiseksi tarvittavalle tasolle alla olevan verisuoniston 5 puristamiseksi.

Esillä olevan keksinnön päämääränä edelleen on ulkoisen vas-tasykkeen käyttöön tehokkaampi kompressori, joka tuottaa oikean kaasutila-vuuden sopivassa paineessa, on kooltaan, melutasoltaan ja sähkövirran kulutukseltaan pienempi.

10 Edellä mainittujen keksinnön päämäärien saavuttamiseksi esillä ole va keksintö esittää ulkoista vastasykelaitetta, joka käsittää: ensimmäisen kaasukompressorin; toisen kaasukompressorin; ohjausvälineet; 15 ensimmäisen positiivisen painevaraston; toisen positiivisen painevaraston; ensimmäisen negatiivisen painevaraston; toisen negatiivisen painevaraston; ensimmäisen solenoidiventtiilin; 20 toisen solenoidiventtiilin; • « |joukon ilmapallolaitteita, kunkin ilmapallolaitteen muodostuessa il-« « · mapallosta ja ilmapallon mansettiosasta, joka on tehty tietyn sitkeyden ja ko- vuuden materiaalista sekä kiinnityselimistä, missä ilmapallon mansettiosa on : oleellisesti muodoltaan kehon ylä- tai alaraajojen tai pakaroiden muotoon sopi- : ’ · ’ 25 va; : V kaasujakovälineet, käsittävät sylinterin ja vastaavan männän; sylin terin väliseinän, jossa on keskellä reikä ja joka jakaa sylinterin kahteen osaan, männän ollessa myös jaettu kahteen osaan, ensimmäiseen osaan ja toiseen osaan, sijoitettuna yksi väliseinän kummallekin puolelle, näitä kahta osaa yhdis- 30 täessä tangon, joka kulkee väliseinän keskellä olevan reiän läpi; joukon aukko- ja, vastaten joukkoa ilmapallolaitteita, sijoitettuna symmetrisesti sylinterin en- ·; simmäisen osan kahden sivun ympärille, kunkin aukoista ollessa kytkettynä putkilla vastaavaan ilmapalloon ilmapallolaitteiden ilmapallojoukosta; tässä sy- ·;· linterin osassa poistoaukon, joka on kytketty ensimmäiseen negatiiviseen pai- . / ’ 35 nevarastoon putkella ja toiseen negatiiviseen painevarastoon toisen solenoidi- * · 6 110754 venttiilin kautta; männän toinen osa on T-muotoinen ja muodostaa lieriömäisen kaasukammion sylinterin sisällä, kaasukammion aksiaalisen pituuden ollessa valittu siten, että se on männän liikkuessa kohden sylinterin ensimmäistä osaa yhteydessä kunkin symmetrisesti sijoitetun aukon kanssa; ensimmäisen aukon, 5 toisen aukon toisessa osassa ja kolmannen aukon sylinterin ensimmäisessä osassa, missä ensimmäinen aukko on kytketty ensimmäiseen solenoid iventtii-liin putkella, männän ollessa liikuteltavissa sylinterin ensimmäistä osaa kohden kaasun virratessa ensimmäisestä positiivisesta painevarastosta sylinteriin ensimmäisen solenoidiventtiilin kautta, toisen aukon ollessa sijoitettuna männän 10 ensimmäisen osan ja väliseinän väliin ja ollessa myös kytkettynä ensimmäiseen solenoidiventtiiliin putkella siten, että kaasu voi virrata ensimmäisestä positiivisesta painevarastosta kaasukammioon ja liikuttaa mäntää vastakkaiseen suuntaan kohti sylinterin toista osaa; kolmannen aukon paikka valitaan siten, että olipa mäntä missä asennossa tahansa, aukko on aina yhteydessä männän 15 toisen osan ja sylinterin muodostaman kaasukammion kanssa, kolmas aukko on kytketty toiseen positiiviseen painevarastoon putkella; kaasuvirtaus voi peräkkäisesti täyttää ilmapallojoukon sylinterin ensimmäisessä osassa olevan vastaavien aukkojen joukon kautta männän liikkuessa aukkojen joukon poikki; sylinterin ensimmäisessä osassa olevan poistoaukon ollessa kytketty nega-20 tiiviseen painevarastoon putkella; ilmapallojen tyhjentyessä toinen solenoidi v : avautuu ja ilmapalloissa oleva kaasu purkautuu toiseen negatiiviseen paineva- ; rastoon purkautuessaan ensimmäiseen negatiiviseen painevarastoon.

ohjausvälineet, sisältäen joukon ilmaisinelektrodeja sijoitettuna en-naita määrättyihin kohtiin keholla, suurtaajuisen vakiovirtalähteen, suodatinväli-25 neet elektrokardiografisille ja impedanssi-signaaleille, ja tietokonejärjestelmän, joka käsittää mikrotietokoneen ja A/D -muuntimia, tietokonejärjestelmän suorittaessa impedanssikardiografin adaptiivista suodatusta datan saamiseksi ilmapallojen täyttymis- ja tyhjenemisajankohtien ohjaamiseksi ja vastaavien täyt-tämis- ja tyhjentämissignaalien synnyttämiseksi; käyttöpiirin, joka toimii täyttä-30 mis- ja tyhjentämissignaalien mukaan ja suorittaa ilmapallojen automaattisen ’· ‘ täyttämisen ja tyhjentämisen ja kompensoivan kaasun purkautumisen ne- gatiivisiin painevarastoihin; ··. · kernaasti käsittää myös verenpaineen ilmaisemisvälineet, joilla tark- ....: käillään potilaan verenpainetta vastasykkeen aikana, sisältävät: solenoidiventtii- • · 35 lejä ja kuristusventtiilejä mansettien täyttämiseksi ja tyhjentämiseksi, sähkö- ? 110754 magneettisia painetransduktoreita sykeaallon ja veren happikylläisyyden mittaamiseksi, sekä vahvistavan, että suodattavan prosessointipiirin. Missä valti-mopaineen maksimipainetta tarkkaillaan sulkevan mansetin epäsuoralla verenpaineen mittaus-menetelmällä. Mittauksen alussa solenoidiventtiilin täyttävä 5 kulkutie avataan, alaraajojen paineistukseen tarkoitettu kaasu täyttää mansetit putkien ja solenoidiventtiilien kautta, painetransduktorit tarkkailevat painetta mansettien sisällä, paineen kohottua tiettyyn arvoon valtimoiden sulkeutumisen jälkeen elektrofototransduktori ei pysty ilmaisemaan sykeaaltoa, solenoi-diventtiili avaa tyhjentävän kulkutien ja manseteissa oleva kaasu poistuu hitaasi 10 solenoidiventtiilien ja kuristusventtiilien kautta ja paine mansettien sisällä putoaa hitaasti, kun paine mansettien sisällä on yhtä suuri tai hieman valtimoiden paineen (joka on systolinen paine ennen vastasykettä ja diastolinen paine vas-tasykkeen aikana) alapuolella, sulkeutuneet verisuonet työntyvät auki hetkessä ja tuolla hetkellä voidaan elektrofototransduktorilla todeta nopeasti vaihteleva 15 sykeaalto, mikä ilmaisee valtimoiden maksimipaineen saapumisen ja tuolla hetkellä painetransduktorin toteama paine on maksimipaine, veren happipitoisuuden ilmaisemisvälineet, joilla tarkkaillaan veren happikylläisyyttä vastasyk-keen aikana käyttämällä veren hapen mittausmenetelmää, sykeveren happimit-taukseen tarkoitettu transduktori toimii yhdessä elektrofototransduktorin kanssa 20 sykeaallon ilmaisemiseksi verenpainemittauksessa, ja vahvistus- ja suodatus-prosessoinnin jälkeen veren hapen kylläisyys saadaan analysoimalla ja laske-j.; . maila aaltomuoto mikroprosessorilla. Verenpaineen ylittäessä ennalta määrätyn arvon tai veren happikylläisyys menee ennalta määrätyn arvon alapuolelle tie-:' ·. j tokone antaa signaalin vastasykkeen lopettamiseksi.

:v 25 Tarkemmin sanottuna on keksinnön mukaiselle laitteelle tunnus omaista se mitä on sanottu itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön mukaisen laitteen edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten 2-10 kohteena.

Tämän lisäksi esillä oleva keksintö antaa ulkoisen vastasykkeen oh-30 jäämiseksi menetelmän, joka käsittää vaiheet: (a) otetaan impedanssikardiografi vastasykkeen aikana vakaalla aaltomuodolla ja erityispiirteillä, kuten aorttaläppien sulkeutuminen, käyttäen joukkoa elektrodeja ja itse-adaptoituvaa suodatusteknologiaa; (b) suoritetaan itse-adaptoituva suodatusprosessi ja impe- • · 35 danssikardiografin ilmaiseminen tietokonetta käyttämällä, jotta saataisiin aortta- 8 110754 läppien sulkeutumiskohta ja vastasykeaallon alkamiskohta. Ilmapallomansetti-en sopiva täyttymisaika voidaan sitten tarkasti määrittää siirtämällä vastasykeaallon alkamiskohta sattumaan yhteen aorttaläppien sulkeutumisajankohdan kanssa. Tapauksessa, että impedanssikardiografissa on liian paljon kohinaa 5 niin, että aorttaläppien sulkeutumisen määrittäminen on mahdotonta, täyttyminen asetetaan elektrokardiogrammin T-aallon loppuun tai käytetään US-patentissa 4 753 226 käytettyä menetelmää.

(c) Käytetään impedanssikardiografia ilmaisemaan systeemisen systolisen verenpaineen huippuamplitudi ja kesto ja vastasykkeen luoman sy- 10 keaallon amplitudi ja kesto, objektiivisen indeksin laskemiseksi, kuten diastolisen huipun suhde systoliseen huippuverenpaineeseen sekä systolisen ja diastolisen sykeaaltojen alla olevien pinta-alojen suhde, indikaatioksi vastasykkeen hemodynaamisesta tehokkuudesta; ja (d) Kyky määrittää systolisen ja diastolisen sykeaaltojen alla olevien 15 pinta-alojen suhde antaa keinon tyhjentymisajankohdan säätämisen siten, että tämä suhde maksimoituu. Kuitenkin tyhjenemisajankohdan säätö systolisen verenpaineen pienentymisen maksimoinnissa on tärkeämpää kuin diastolisen ja systolisen sykeaaltojen alla olevien pinta-alojen suhteen maksimointi; ja (e) ohjataan ulkoisen vastasykelaitteen täyttymis- ja tyhjentymisajan-20 kohtia tietokoneella.

:: Kernaasti menetelmä voi käsittää myös vaiheet: j.; (f) ilmaistaan potilaan verenpainetila verenpaineen ilmaisemis- välineillä vastasykkeen aikana turvallisuuden parantamiseksi, lopetettaessa :' ·.; vastasyke, kun verenpaine ylittää ennalta määrätyn arvon.

”.· 25 (g) ilmaistaan potilaan veren happikylläisyys veren hapen ilmai- ,·.· semisvälineillä vastasykkeen aikana turvallisuuden parantamiseksi, lope tettaessa vastasyke, kun happikylläisyys menee ennalta määrätyn arvon alapuolelle.

Tarkemmin sanottuna on keksinnön mukaiselle menetelmälle tun-30 nusomaista se mitä on sanottu patenttivaatimuksessa 11. Menetelmän edullinen suoritusmuoto on esitetty patenttivaatimuksessa 12.

Esillä olevan keksinnön edut ovat alentuneessa kaasun kulutuksessa ja tehokkaassa vastasykkeessä, mikä pienentää kaasukompressorin taak-,...· kaa. Tämän lisäksi potilaan epämukavuus tai kipu vähenevät ja ympäristöolo- / · 35 suhteille tuleva taakka pienenee myös, kun samalla voidaan lisätä vastasyke- 9 110754 laitteen kannettavuutta. Toinen esillä olevan keksinnön merkittävä etu on potilaan suurimman valtimopaineen ja veren happikylläisyyden ulkopuolelta tapahtuva ilmaiseminen, jolloin potilaan turvallisuus on taattu vastasykkeen aikana. Ja mikä tärkeämpää, esillä olevan keksinnön käyttöön ottamat uudet ohjausvä-5 lineet ja -menetelmät, jotka saavat vastasykelaitteen täyttymis- ja tyhjen-tymisajankohdat tarkemmiksi ja luotettavammiksi ja parantavat vastasykehoi-don turvallisuustasoa.

Esillä olevan keksinnön yllä mainitut ja muut edut ymmärretään paremmin oheisista piirroksista ja ensisijaisten toteutusten kuvauksesta.

10 Piirrosten lyhyt kuvaus

Kuvio 1 on lohkokaavio esillä olevan keksinnön mukaisen ulkoisen vastasykelaitteen ensimmäisestä toteutuksesta;

Kuvio 2 on lohkokaavio esillä olevan keksinnön mukaisen ulkoisen vastasykelaitteen toisesta toteutuksesta; 15 Kuvio 3 on lohkokaavio esillä olevan keksinnön mukaisen ulkoisen vastasykelaitteen kolmannesta toteutuksesta;

Kuviot 4A ja 4B ovat yksityiskohtaisia lohkokaavioita esillä olevan keksinnön mukaisen ulkoisen vastasykelaitteen ohjausvälineistä;

Kuvio 4C on yksityiskohtainen lohkokaavio kuviossa 4B esitettyjen 20 verenpaineen ja veren hapen tarkkailuvälineistä;

Kuvio 4D on kaavio, joka esittää suhteita mansettipaineen vaihtelun, :.! . sormisykeaallon ja aorttaläpän avautumisen ja sulkeutumisen välillä; ·*.’*· Kuviot 5A ja 5B ovat osakaavioita esillä olevan keksinnön mukaisen :‘v ulkoisen vastasykelaitteen kaasulähdeosasta, vastaavasti esittäen kaasuputkia ·'<' 25 kytkettynä puolijohdejäähdytyslaitteeseen ja ilmastointilaitteen jäähdyttävään .·.· höyrystimeen;

Kuvio 6 on kaavio ilmapallolaitteesta, jota käytetään esillä olevan keksinnön mukaisessa ulkoisessa vastasykelaitteessa, esittäen ilmapallon mansettiosan parannettua rakennetta; ja 30 Kuvio 7 on vuokaavio menetelmästä esillä olevan keksinnön mu- '; [ kaisen ulkoisen vastasykelaitteen ohjaamiseen.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus (ensisijaiset toteutukset)

Seuraa esillä olevan keksinnön yksityiskohtainen kuvaus viitaten oheisiin piirroksiin, joissa samanlaiset elimet on merkitty samanlaisilla viitenu-.,· · 35 meroilla.

10 110754

Kuvio 1 on lohkokaavio esillä olevan keksinnön mukaisen ulkoisen vastasykelaitteen ensimmäisestä toteutuksesta, jossa ohjausvälineet 10 ohjaavat kaasukompressoria 20 ja solenoidiventtiilien ryhmää 24. Kompressori voi olla pyörivä siipi -tyyppinen, mäntätyyppinen, kalvo tai puhallin -tyyppinen. En-5 sisijaisena toteutuksena on kuitenkin kierukkatyyppinen kompressori, jollainen on kuvattu CN-patenttihakemuksessa 10 308 014A, joka oleellisesti muodostuu kahdesta kierukkakupista, joiden välissä on hyvin kapeita rakoja; toinen kieruk-kakuppi pyörii hyvin suurella nopeudella (3 000 rpm) toisen kierukkakupin pysyessä liikkumattomana. Kierukkakuppien puristuminen toisiaan vasten puristaa 10 ilmaa säteittäisesti sisään päin kohti keskustaa ja kompressoitunut ilma tulee ulos keskiakselista. Kierukkatyyppinen kompressori on tehokkaampi käytössä, hiljaisempi ja kooltaan pienempi kuin muun tyyppiset kompressorit ja sen vuoksi sopiva tässä kuvattavaan ulkoiseen vastasykelaitteeseen. Käytön aikana kompressori 20 toimii tuottaen paineistettua kaasua, joka lähetetään positiivi-15 seen painevarastoon 22 jäähdytysvälineiden 21 kautta. Varastossa 22 on painetta rajoittava venttiili 23, joka pitää varaston 22 sisäisen paineen vakiona. Solenoidiventtiilien ryhmän 24 avautumista ja sulkeutumista ohjataan täyttymistä ja tyhjentyvistä ohjaavilla signaaleilla, jotka ohjausvälineet synnyttävät ihmiskehon sydämen verenvirtauksen impedanssigraafin avulla. Solenoidiventtiilien 20 ryhmä 24 sisältää joukon kaksiasentoisia kolmitiesolenoidiventtiilejä ilmapallo-jen 25 joukkoa vastaten. Venttiilin ollessa kahdesta asennosta ensimmäisessä, • · . se täyttää ilmapallon, sen ollessa kahdesta asennosta toisessa, se tyhjentää ilmapallon, ohjausvälineitten ohjaamana.

Kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen ulkoisen vas-·'·' 25 tasykelaitteen toista toteutusta. Tässä toteutuksessa ohjausvälineet 10 synnyt- .·.* tävät aluksi ohjaussignaalin, sitten kompressori 20 toimii kompressoiden kaa sun positiiviseen painevarastoon 22 jäähdytysvälineillä 21 tapahtuneen jäähdytyksen jälkeen. Positiivisessa painevarastossa on painetta rajoittava venttiili 23 varaston sisäisen paineen pitämiseksi vakiona. Negatiivinen painevarasto 26, , 30 joka on kytketty kompressorin 20 tuloaukkoon, tuottaa negatiivisen paineen.

‘ Ohjausvälineet 10 ohjaavat solenoidiventtiilien ryhmän 24 avautumista ja sul keutumista antavalla täyttäviä ja tyhjentäviä käyttösignaaleja ilmaisemisen pe-··· rusteella. Jälleen, solenoidiventtiilin ryhmän 24 ollessa ensimmäisessä asen- • nossa, ne täyttävät ilmapallot 25, niiden ollessa toisessa asennossa, ne tyhjen- ,,· · 35 tävät ilmapallot 25. Palloista purkautunut kaasu puretaan negatiiviseen paine- „ 110754 11 varastoon 26 solenoidiventtiilien ryhmän 24 kautta ja palautetaan sitten kompressoriin 20. Koska kaasun kierron aikana voi olla vuotoa, joka saattaa vaikuttaa kompressorin antaman kaasun määrään, painetta rajoittava venttiili 27 säätää negatiivista painetta negatiivisessa painevarastossa. Kun negatiivinen pai-5 ne ylittää tietyn arvon, painetta rajoittava venttiili 27 avautuu päästäen tietyn määrän kaasua varastoon 26.

Kuvio 3 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen vastasykelaitteen kolmatta toteutusta; jossa ohjausvälineet 10 synnyttävät ohjaussignaaleja ja kompressori 20 tuottaa kaksi annosta paineistettua kaasua, yksi annos paineis-10 tettua kaasua lähetetään positiiviseen painevarastoon 29 kun taas toinen lähetetään positiiviseen painevarastoon 22 jäähdytysvälineiden 21 ja kuristusventtii-lin 28 kautta. Painetta rajoittava venttiili 23 toimii säätäen painetta varaston 22 sisällä. Viitenumero 30 merkitsee kaksiasentoista viisitiesolenoidiventtiiliä taikka kahta kaksiasentoista solenoidiventtiiliä, 31 merkitsee yksisuuntaista kuristus-15 venttiiliä, 35 merkitsee sylinterimäisiä kaasun jakovälineitä eli sylinteriä, 37 on väliseinä ja 36 merkitsee mäntää. Kun ohjausvälineet antavat täyttymis-käyttösignaalin, solenoidiventtiili 30 ja kuristussäädin 31 työntävät mäntää sylinterin ensimmäisestä päästä kohti sylinterin toista päätä. Männän ja sylinterin muodostama tilaosa III on aina yhteydessä varaston 22 kanssa ja ilmapallojen 20 25 aukot sijaitsevat peräkkäin sylinterissä ilmapallojen täyttyessä perätysten v männän liikkuessa kohden sylinterin toista päätä. Kun ohjausvälineet antavat • * . tyhjennyssignaalin solenoidiventtiili 30 siirretään toiseen asentoonsa ja varas- tossa 29 oleva kaasu menee sylinterin osaan II solenoidiventtiilin 30 kautta :* v työntääkseen männän takaisin sylinterin ensimmäiseen päähän. Tuolla hetkellä ·’·’ 25 osassa I oleva kaasu purkautuu solenoidiventtiilin 30 kautta ja ilmapalloissa .·.· oleva kaasu purkautuu negatiiviseen paine-varastoon 26. Tyhjentymisen no peuttamiseksi solenoidiventtiili 34 avataan myös samanaikaisesti ja ilmapalloista purkautunut kaasu purkautuu molempiin negatiivisiin painevarastoihin 26 ja 33. Negatiivinen painevarasto 33 pidetään negatiivisessa paineessa . 30 kompressorin 32 otto-osalla. Purkautunut kaasu lähetetään myös varastoon 22 ; _ ] kompressorin 32 anto-osalla.

• · t Jos tyhjentymisvaiheen aikana paineistettu ilmapallo yksinkertaisesti tyhjennetään ilmakehään, pallon tyhjeneminen saattaa jäädä kesken, jolloin jäännöskaasu puristaa ilmapallomansettien ympäröimää kudosmassaa, mikä · 35 vähentää paljon tarvittua vaskulaarista tilaa kehossa vastaanottamaan sydä- 12 110754 men työntämä veri. Tämä vähentää vastasykkeen kykyä poistaa systolisen verenpaineen kuormitusta ja pienentää sydämen työmäärää. Negatiivisten paine-varastojen 26, 33 lisäämisellä saadaan tehokkaasti ja nopeasti poistettua paineistettu kaasu ilmapalloista systolin alkaessa, jolloin taataan paineettomuus 5 raajojen alemmissa ääriosissa, mikä mahdollistaa vaskulatuurin, joka on aikaisemmin puristettu ja tyhjennetty diastolisen jakson aikana, toimia imuna auttaen sydäntä työntämään verta ulos ja poistamaan systolisen verenpaineen kuormitusta. Tämän lisäksi, ja mikä on yhtä tärkeää, negatiivisten paineva-rastojen 26, 33 lisääminen varmistaa solenoidiventtiilien tasaisen toiminnan ja 10 estää suurten määrien paineistettua kaasua vuotamasta ilmakehään. Tämä suljettu järjestelmä vähentää solenoidiventtiilien avautumisen ja sulkeutumisen sekä ilman liikkeen synnyttämien äänten karkaamista.

Edelleen, ulkoisen vastasykkeen normaalin toiminnan aikana esiintyy aina jonkin verran kompressoidun ilman vuotoa ilmapallosta täyttymisjakson 15 aikana. Jotta kompensoitaisiin ilman vuotaminen ja varmistuttaisiin, että kompressorin 20 ilmanotossa on sopivasti ilmaa tuottamaan ilmanpaine alueella 0,3 - 1,0 baaria (5-15 psi), vuodon kompensoimisvälineet, kuten tyhjöä rajoittavan venttiilin käyttö, tyhjiöpumppu tai -kompressori tai joku näiden yhdistelmä on käytössä. Esimerkkinä kompensointivälineistä on tyhjöä rajoittava venttiili 27 20 kytkettynä negatiiviseen painevarastoon 26, asetettuna noin arvoon negatiivinen 100 mm Hg. Kun negatiivinen painevarasto on alle 100 mm Hg, tyhjöä ra- » joittava venttiili on auki ja ilmaa imeytyy varastoon antamaan enemmän ilmaa ',,, kompressorin 20 ilmanottoon.

: ’', Aikaisemmissa ulkoisen vastasykkeen toteutuksissa käytettiin kook- ’ · ’ 25 kaita, meluisia ja tehoa kuluttavia solenoidiventtiilejä, jotka ovat normaalisti au- y ki, jotta vähennettäisiin niiden aukipitämisestä syntyvää lämpöä. Tämä tilanne kuitenkin aiheuttaa vaaraa potilaalle sähkökatkon aikana, mikäli kompressoitu kaasu jää ilmapalloihin.

Keksintö antaa sylinterimäisen kaasujakelujärjestelmän 35, kuvio 3, , 30 joka käyttää ruiskujärjestelmää työntäessään mäntää yhteen suuntaan ilmapal- I » ; ‘ lojen peräkkäisen täyttymisen aikaansaamiseksi, kauimpana sydämestä ole- ’ ·. vien ilmapallojen 25 (ei kuviossa) täyttyessä ensiksi. Ilmapallojen aukot on sijoi tettu sylinterin kummallekin puolelle yhdistäen vasemman ja oikean puoleiset ,,. raajat sekä pakarat. Ilmapallojen lukumäärä voi olla 2 - 8 tai enemmän kummal- ,, · 35 lakin puolella. Tämä saadaan aikaan kytkemällä kauimpana sydämestä olevat » » 13 110754 ilmapallot lähimpänä mäntää olevaan sylinterin osaan männän 36 liikkuessa vasemmalta oikealle kuten kuviossa 3 esitetty. Tämä kaasun jakojärjestelmä käyttää kompressoitua ilmaa siirtämään mäntää edestakaisin pitkin sylinterivä-lineitä saaden aikaan hiljaisen toiminnan ilman liiallista tehon tarvetta verrattuna 5 kookkaitten, meluisten ja tehoa kuluttavien täyttymis- ja tyhjentämisventtiilien käyttöön, mikä poistaa aikaisempien vastasykelaitteiden erään kaikkein melui-simman osan ja pienentää oleellisesti sähkön kulutusta. Mikä tärkeämpää, so-lenoidiventtiili 30 on normaalisti avoin venttiili sylinterin 35 osaan II, jolloin se yhdistää osan II positiiviseen painevarastoon 29 sähkökatkon tapauksessa ja 10 siirtää männän vasemmalle kuviossa 3, altistaen kaikki ilmapallot negatiiviselle painevarastolle ja tällöin tyhjentäen kaikki ilmapallot ja pienentäen mahdollisuutta vammojen aiheuttamiseen potilaalle.

Kuviot 4A ja 4B ovat yksityiskohtaisia lohkokaavioita esillä olevan keksinnön mukaisen vastasykelaitteen ohjausvälineistä. Käyttämällä impels danssikardiografiaa ohjausvälineenä ilmaistaessa veren virtausta suurissa valtimoissa todetaan aorttaläppien tarkka sulkeutuminen ja ulkoisen vastasykepai-neen aiheuttama sykeaalto esillä olevan keksinnön mukaisessa ulkoisessa vas-tasykelaitteessa, jossa numero 1 merkitsee elektrodeja. Käytettyjen elektrodien sijainnit ja tyypit ovat vain havainnollistamistarkoituksessa, eikä niitä pidä käsit-: ·, 20 tää rajoituksena suunnittelulle ja kokoonpanolle.

Ilmaiseva elektrodi 1 muodostuu viidestä piste-elektrodista sijoitet-tuina kuviossa 4A esitettyihin paikkoihin, toisin sanoen: elektrodi A sijoitettuna '··' vasemman korvan juureen tai ohimoon, elektrodi D sijoitettuna miek- kalisäkkeeseen, elektrodi B sijoitettuna vasemman puoleisen rintalastan nou-: ’.· 25 sevalle reunalle solisluun alapuolelle ja elektrodi C sijoitettuna vasemman puo- leisen rintalastan nousevalle reunalle neljännen ja viidennen kylkiluun väliin. Elektrodit Aja D ovat molemmat impedanssivirtaelektrodeja näiden kummankin elektrodin viedessä suurtaajuisen vakiovirran kehoon. Elektrodit B ja C ovat molemmat ilmaisinelektrodeja, joilla mitataan verenvirtauksen impe-: 30 danssisignaaleja, jotka saadaan veren virtauksessa rintakehän suurissa valti moissa. Vertailuelektrodi E on sijoitettu 10:nnen kylkiluun vasemman puolei-' · seen etuosaan ja elektrodien C ja E välistä saatavaa signaalia käytetään vertai- lusignaalina mitattaessa kehon liikettä, erityisesti liikehäiriötä, joka syntyy ulkoi-sen vastasykepaineen kohdistamisen aikana. Vertailuelektrodin E paikka ei ole : *. 35 tärkeä, mutta sen tulisi olla kauempana rintakehästä.

14 110754

Ennen ulkoisen vastasykehoidon aloittamista suurtaajuinen vakiovir-ta tuodaan elektrodeihin A ja D ja rintakehän suurissa valtimoissa tapahtuvaan veren virtaukseen liittyvät verenvirtauksen impedanssisignaalit kerätään il-maisinelektrodeilla B ja C; nämä verenvirtauksen impedanssisignaalit sisältävät 5 aaltomuodossa myös kallistuman, joka ilmaisee aorttaläppien sulkeutumista.

Vertailuelektrodiparin C ja E sijainnin vuoksi näiden elektrodien välistä ilmaistut verenvirtauksen impedanssisignaalit ovat paljon heikompia kuin elektrodien B ja C toteamat signaalit. Ulkoisen vastasykkeen alkaessa esiintyy kaksi ylimääräistä signaalia, jotka molemmat elektrodiparit, ilmaisevat elektrodit 10 B, C ja vertailuelektorodit C ja E, havaitsevat, ne ovat vastasykepaineen tuottamat taantuvat verenvirtauksen impedanssisignaalit ja saman aiheuttamat liikehäiriöt. Liikehäiriöistä aiheutuvat signaalit esiintyvät molemmissa elektrodi-pareissa suurin piirtein samalla amplitudilla kun taas vastasykkeestä tulevat signaalit ovat suurempia vertailuelektrodeissa kuin ilmaisevissa elektrodeissa, 15 koska vertailuelektrodit sijaitsevat lähempänä vastasykkeen hemodynaamisia vaikutuksia. Niinpä vertailuimpedanssisignaalien vähentäminen ilmaisimen im-pedanssisignaaleista antaa verrattain siistejä verenvirtauksen impedanssisig-naaleja, jotka sisältävät aorttaläppien sulkeutumisajankohdan ja sekä vastasykkeestä taantuvan virtauksen. Tämän tyyppinen signaaliprosessointi tunne-, · 20 taan itseadaptoituvana suodatusprosessointina. Ilmapallojen täyttymisen alka- . misajankohdan säädöllä taantuvia verenvirtaussignaaleja voidaan siirtää eteenpäin tai taaksepäin sattumaan yhteen aorttaläppien sulkeutumisajankoh-'; · dan kanssa, jolloin saadaan optimaalinen vastasykkeen ajoitus. Tämän lisäksi · : optimaalisen ajoituksen säätö voidaan suorittaa tietokoneella.

: . 25 Suurtaajuinen vakiovirtalähde 2 muodostuu: transistorioskillaatto- rista, vahvistusta rajoittavasta vahvistimesta, kaistanpäästösuodattimesta ja jännite-virta-muuntimesta, jotta saataisiin vakaan suurtaajuuden ja vakaan amplitudin virta, joka viedään kehoon elektrodilla A impedanssin mittaamiseksi.

Vahvistinsuodatinpiiri 3 elektrokardiografiselle signaalille muodos-, . : 30 tuu: alipäästödifferentialivahvistimesta ja kaistanpäästösuodatinvahvistimesta, .*·· joka vahvistaa ja suodattaa elektrodeista B ja C saatavat kehon elektrokar- " · diografiset signaalit.

Sydänimpedanssisignaalin vahvistin-suodatinpiiri 4 ja vertailuimpe-:’· danssisignaalin vahvistin-suodatinpiiri 5 adaptiivista prosessointia varten muo- 35 dostuu kaistanpäästösuodatinvahvistimesta, ilmaisimesta, alipäästösuodatti- « 110754 15 mesta ja differentiaalipiiristä, signaalin vahvistin-suodatinpiirit vahvistavat ja suodattavat elektrodeista B ja C saatavat sydänimpedanssin verenvirtaussig-naalit ja elektrodeista C ja E saatavat adaptiivisesti prosessoidut impedanssi-vertailusignaalit.

5 Tietokonejärjestelmä muodostuu henkilökohtaisesta mikrotietoko neesta 7 ja A/D-muuntimesta 6. A/D-muunnin muuntaa elektrokardiografiset signaalit, sydänimpedanssin verenvirtaussignaalit ja impedanssivertailusignaalit digitaalisiksi signaaleiksi ja vie ne tietokoneeseen. Tieto esittää aaltomuodon, ilmaisee elektrokardiogrammin QRS-aallon, osoittaa syketiheyden ylä- ja alara-10 jät, suorittaa verenvirtauksen impedanssisignaalien ja impedanssivertai-lusignaalien adaptiivista prosessointia, mittaa aaltomuodon ominaispisteitä, kuten aorttaläppien sulkeutumista ja diastolisia ja systolisia loppuamplitudeja, ja ohjaa ulkoisen vastasykelaitteen täyttymis- ja tyhjentymisajankohtia käyttöpiirin 8 kautta.

15 Kuvio 4B on myös yksityiskohtainen esillä olevan keksinnön mukai sen ulkoisen vastasykelaitteen ohjausvälineistä, jossa verenpaineen ja veren hapen tarkkailuvälineet 9 on lisätty kuviossa 4 olevaan perusjärjestelmään.

Kuvio 4C on lohkokaavio kuvioon 4B merkityistä verenpaineen ja veren hapen tarkkailuvälineistä 9.

20 Kuvio 4D on kaavio, joka esittää mansetin painevaihtelun, sor- , . misykeaallon ja aorttaläpän avautumisen ja sulkeutumisen välisiä suhteita.

; / Tarkastellaan kuviota 4C, 22 merkitsee vastasykelaitteen varastoa, joka täyttää mansetin 13 putken, kuristusventtiilin 14 ja solenoidiventtiilissä 15 olevan kulkutien kautta. Solenoidiventtiili on kaksiasentoinen kolmitie -venttiili, : V 25 jota ohjaa tietokone 7. Solenoidiventtiilin toinen kulkutie on mansetin purkautu- mistie kuristusventtiilin 14 ohjatessa purkautumisnopeutta. Verenpainemittauksen alussa solenoidiventtiilin 15 täyttymiskulkutie avataan, varastossa 22 oleva paineistettu kaasu täyttää mansetin 13 kuristusventtiilin 14 kautta ennalta määrättyyn paineeseen, jossa valtimot tukkeutuvat. Niiden ollessa tukkeu-.·. · 30 tuneena sormisyketransduktori 16 ei pysty ilmaisemaan sykeaaltoa. Solenoidi- venttiilin 15 täyttävä kulkutie suljetaan ja tyhjentävät kulkutie avataan, mansetissa oleva kaasu purkautuu hitaasti solenoidiventtiilin 15 ja kuristusventtiilin 14 kautta ja mansetin sisällä oleva paine putoaa hitaasti kuten kuvion 4D käyrä "a" '"· esittää. Kun paine mansetissa on yhtä suuri tai hieman pienempi kuin suurin 35 valtimopaine, käyrä "b" kuviossa 4D (systolinen paine ennen vastasykettä ja 16 110754 diastolinen vastasykepaine vastasykkeen aikana), sulkeutuneet verisuonet työntyvät auki äkillisesti. Tuolla ajan hetkellä sormisyketransduktori 16 ilmaisee nopeasti vaihtelevan sykeaallon, kuten kuvion 4D käyrä "c" esittää. Tämä osoittaa valtimoiden maksimipaineen saapumisen. Painetransduktorin 12 tuolloin 5 havaitsema paine on suurin valtimopaine. Tarkastellaan kuviota 4C, 11 merkitsee vahvistavaa prosessointipiiriä painesignaalille ja 17 ilmaisee vahvistavaa prosessointipiiriä sykesignaalille. Vahvistetut paine- ja sykesignaalit kerätään ja prosessoidaan tietokoneella 7 vastasykkeen vastaavan ohjauksen sekä veren happikylläisyyden laskennan suorittamiseksi.

10 On fysikaalinen laki, että ilmaa puristettaessa syntyy lämpöä. Ulkoi sessa vastasykkeessä noin 700 litraa (25 kuutiojalkaa) ilmaa puristetaan 0,3 - 1,0 baarin (5-15 psi:n) paineeseen, synnyttäen kaasua, jonka lämpötila saavuttaa niinkin korkean arvon kuin 90- 100 °C, riippuen ympäristöstä ja komp-ressointivälineiden tehokkuudesta. Kun näin korkean lämpötilan omaavaa 15 kompressoitua kaasua lähetetään ilmapalloihin, jotka ovat läheisessä yhteydessä potilaan ihon kanssa, aiheuttaa se iholle hiertymiä tai palamia, tai ainakin epämiellyttävää tunnetta potilaalle. Näin ollen tässä keksinnössä on oleellista, että siinä on välineet kompressoidun ilman jäähdyttämiseksi. Yleisesti ottaen mitä tahansa jäähdytysvälineitä voidaan käyttää tässä, mukaan lukien ilmake-20 hässä paljaana oleva pitkä metalliputki tai putkikierukka yhdistämässä komp-, . ressointivälineet positiiviseen painevarastoon, tuulettimen käyttö pakottamaan : , ilmaa virtaamaan kuumennutta kaasua kuljettavan metalliputkikierukan läpi, vesijäähdytys, kuten esimerkiksi auton jäähdyttimessä käytetyn tyyppinen, '. ’: juoksevaan veteen perustava jäähdytys, ilmastointilaite.

: , 25 Kuviot 5A ja 5B ovat osittaisia kaavakuvia esillä olevan keksinnön vastasykelaitteen kaasulähdeosasta, esittäen vastaavasti kaasuputket kytkettynä puolijohdejäähdytyslaitteeseen ja ilmastointilaitteen jäähdyttävään höyrystimeen. 21 ja 2T merkitsevät vastaavasti puolijohdejäähdytyslaitetta ja ilmastointilaitteen jäähdyttävää höyrystintä, 39 merkitsee kuljettavaa putkea, 38 . , 30 merkitsee jäähdytyseviä ja 40 merkitsee lämpöä eristäviä materiaaleja.

» I

Aikaisemmat ulkoiset vastasykelaitteet käyttivät materiaaleja kuten ’! . vinyyli, nahka, kangas tai purjekangas ilmapallojen mansettien valmistukseen.

Nämä mansetin kierretään tiukasti alempien raajojen ympärille ilmapallojen tul-;* lessa mansettien ja kehon väliin. Kun kompressoitua kaasua täytetään ilmapal- ;·' 35 loihin, mansetti laajenee myös ja leviää ulospäin materiaalinsa joustavuuden ja 17 110754 laajentumiskyvyn vuoksi, mikä aiheuttaa merkittävää energiahäviötä, sillä suuri osa kompressoidusta ilmasta menee mansetin muodon muutokseen. Mikä tärkeämpää, kun kompressoitua ilmaa käytetään laajentamaan ja levittämään mansetteja ulospäin, paine ilmapallojen sisällä ei kasva nopeasti, mikä pienen-5 tää kudosmassan ja alla olevan verisuoniston puristumista, mikä saa aikaan hitaamman ulkoisen vastasykeaallon liikkeen ylös aorttaan. Tämä vähentää vas-tasykkeen tehokkuutta lisätessään perfuusiopainetta sepelvaltimoihin ja sen vuoksi rinnakkaisverenkiertojen kehittymistä (t.s. uusien verisuonten ryhmää, joka muodostuu muokardiin (sydämeen) ohittaen sepelvaltimoissa olevat tuk-10 keumat). Tämän vuoksi esillä oleva keksintö esittää jäykkien tai puolijäykkien materiaalien käytön, joilla on vähän tai ei ollenkaan laajenemiskykyä ja joustavuutta, joten kompressoidun ilman tuominen ilmapalloihin ei aiheuta mansettien muodonmuutosta eli laajentumista, jolloin vaaditaan vähemmän paineistettua ilmaa ja pienennetään energiahäviöitä. Edelleen, jäykkien tai puolijäykkien ma-15 teriaalien käyttö mansettien valmistukseen saa aikaan ilmapallojen nopean täyttymisen, ympäröidyn kudosmassa nopeamman kompression ja sen vuoksi jyrkemmän ulkoisen vastasykkeen johtavan sykeaallon, joka kulkee taakse päin ylös aorttaan ja sydämeen.

Kuvio 6 on kaavio esillä olevan keksinnön mukaisen ulkoisen vas-. 20 tasykelaiteen ilmapallo-laitteesta 41. Ilmapalloa 25 (ei kuviossa) ympäröivä il- . . mapallon mansettiosa 44 on valmistettu tietyn jäykkyyden ja kovuuden materi- : · aaleista, kuten muovi (esim. polyakrylaatti), alumiinista tai muista metallilevyis tä, pikemmin kuin nahasta, kankaasta tai purjekankaasta, jolloin ilmapallon mansettiosan täyttyvyyttä ja laajenevuutta voidaan merkittävästi pienentää. • , 25 Putkimaisia mansettiosia voidaan valmistaa sopimaan yläraajoihin, alaraajoihin : ’ ’ ja muista ilmapallon mansettiosia voidaan valmistaa sopimaan pakaroihin siten, että ilmapallon mansettiosa ympäröi tiukasti kehoa ilman rakoja ja sitä estetään liukumasta. Eri kokoisia ilmapallon mansettiosia tulee olla käytössä eri kokoisten kehojen asettamien vaatimusten huomioon ottamiseksi. Ilmapallon manset-30 tiosa 44 voi olla etukäteen valmistettu tai etukäteen muotoiltu tai muotoiltavissa !.. lämmössä muuttuvista materiaaleista mihin tahansa tarvittavaan muotoon. On '! . olemassa muovimaisia aineita, jotka tulevat joustaviksi ja voidaan valaa eri muotoihin lämmitettäessä ne lämpötilaan 50 - 60°C ja tulevat jäykiksi ja venymättömiksi lämpötilan ollessa alhaisempi, yleensä huoneenlämpötilassa 20 - 30 • · 110754 18 °C, tällaisia materiaaleja on kaupallisesti saatavilla Yhdysvalloissa, kuten ortopediassa käytettävä Orthoplast.

Yleisesti mikä tahansa mansetin ja ympäröidyn kehon väliin jäävä tila, paitsi ilmapallon viemä tila, on tunnettu kuolleena tilana. On oleellista pie-5 nentää tätä kuollutta tilaa niin paljon kuin mahdollista, jotta pienin määrä kompressoidun ilman muodossa olevaa ilmaa tarvitaan täyttämään ilmapallot tarvittavaan paineeseen nopeimmalla tavalla. Tämä pienentää kompressorin kokoa ja energian kulutusta, pienentää melutasoa ja sen vuoksi pienentää ulkoisen vastasykelaitteen kokonaiskokoa.

10 Jotta saavutettaisiin päämääränä oleva tiivis sovitus kehoon ja kuol leen tilan vähentäminen, sopivia täytteitä 43 voidaan sijoittaa ilmapallojen ja ilmapallojen mansettien väliin. Täytteet voivat olla muodottaman aineen (kuten vesi, puuteri, hieno hiekka) pusseja tai muotoilluista materiaaleista tehtyjä kolmiomaisia täytteitä (esim. kumi), edellinen voisi muodostaa painetta kantavan 15 pinnan, joka sopii kehon painetta kantavan osan muotoon kantaessaan painetta; kun taas jälkimmäisillä täytettäisiin potilaitten eri muotoisten kehojen asettamat tarpeet siirtämällä yksinkertaisesti täytteitä ylöspäin tai alaspäin, jotta vältettäisiin eri kokoisten ilmapallomansettien tarve. Jotta estettäisiin potilaan ihoa hiertymästä vastasykkeen aikana syntyvien värähtelyjen vuoksi, ilmapallon 20 mansettiosan reunat tulisi pehmentää, mikä voidaan tehdä kääntämällä reunoja ulospäin ja voidaan tehdä myös käärimällä reunat pehmeisiin materiaaleihin • * : j (esim. kangas, sieni jne.). Ilmapallon mansettiosa voitaisiin tehdä yhdestä ma- teriaalikappaleesta, mutta mukavan toiminnan takaamiseksi se kernaasti val- •V* mistetaan erillisistä paloista, jotka kytketään yhteen saranoilla 42 vapaan avau- • * t • 25 tumisen ja sulkeutumisen mahdollistamiseksi.

:Y Sopivan kokoinen ilmapallon mansettiosa valitaan tai sopivat täyt teet sijoitetaan ilmapallomansettiin sopimaan potilaan muotoon ja saamaan il-mapallomansetti tiukasti ympäröimään potilaan vastaava osa. Sitten kiinnitys-hinnat 45 kiristetään ja vastasyke voi alkaa.

, ·, 30 Kuvio 7 on vuokaavio esillä olevan keksinnön mukaisen vastasyke- • » λ. laitteen ohjausmenetelmästä, joka käsittää vaiheet: a) otetaan impedanssikar- ; , diografi- ja elektrokardiografisignaalit, joilla on selvä ja vakaa aaltomuoto vas- tasyketilassa käyttämällä ilmaisinelektrodeja 1, suurtaajuista vakiovirtalähdettä •: * 2 ja elektrokardiografisia ja impedanssisignaalin vahvistin-suodatinvälineitä 3, 4 ' 35 ja 5, jotka signaalit kerätään ja esitetään tietokonejärjestelmällä 7 (101); b) tie- > » 19 110754 tokone ilmaisee elektrokardiografisignaalin QRS-aallon (102), suorittaa impe-danssiverivirtaussignaalin adaptiivisen prosessoinnin (103), ottaa vastasykkeen verenvirtausaallon alkukohdan ilmaisemalla impedanssikardiografin itseadap-toituvan suodatusprosessin jälkeen (104), ja laskee datan, jolla ohjataan vas-5 tasykelaitteen täyttymis- ja tyhjentymisajankohtia, elektrokardiografisen signaalin R-aallon ja vastasykkivän verenvirtausaallon aikavälistä (105); c) otetaan objektiivisen indeksin, joka heijastaa vastasykkeen parantavaa vaikutusta ilmaisemalla aaltomuodon huippuamplitudi ja sydämen systolisen aallon sekä vastasykeaallon pituus impedanssikardiografissa (106); ja d) ohjataan ulkoisen 10 vastasykelaitteen täyttymistä ja tyhjentymistä tietokoneella (107). Potilaan turvallisuuden takaamiseksi vastasykkeen aikana esillä olevan keksinnön ohjausmenetelmä käsittää lisäksi seuraavat vaiheet; e) ilmaistaan potilaan verenpaineilla vastasykkeen aikana verenpaineen ilmaisemisvälineillä (108); f) ilmaistaan potilaan veren happikylläisyys vastasykkeen aikana veren hapen il-15 maisimella (109). Jos ilmaistu verenpainearvo ylittää ennalta määrätyn arvon, tai veren happikylläisyys menee ennalta määrätyn arvon alle, tietokone käskee laitetta lopettamaan vastasykkeen.

Yleisesti ottaen ainoat ulkoisesta vastasykkeestä aiheutuvat vakavat komplikaatiot ovat keuhkopöhö ja aivoverenvuoto. Keuhkopöhö voi aiheutua 20 vasemman kammion (sydämen vasen puoli) häiriöstä ja se voidaan todeta val-’ * , timoveren happikylläisyyden nopeasta putoamisesta, normaaliarvosta 95 - 98 : % alemmaksi kuin 85 - 90 %. Happikylläisyyden tarkkailu on äärimmäisen herkkä parametri ilmaisemaan keuhkoverentungoksen, joka aiheutuu sydämen '·: vasemman puolen häiriöistä. Happikylläisyyttä voidaan tarkkailla pulssi- ’.. 25 oksimetrillä, joka on kaupallisesti saatavilla ja yleisesti käytetty missä tahansa leikkaussalissa. Pulssioksimetrin käyttö menetelmänä keuhkoverentungoksen (keuhkopöhö) sekä sydämen vasemman puolen häiriöiden aiheuttamien komplikaatioiden ulkopuolelta tapahtuvaan toteamiseen on esillä olevan keksinnön antama uusi käsite. Edelleen, aivoverenvuoto aiheutuu tavallisesti korkeasta .·. : 30 valtimoverenpaineesta (hypertensio). Koska tehokas vastasyke voi kohottaa diastolisen huippupaineen 40 - 60 mm Hg systolisen verenpaineen yläpuolelle, ; . on tärkeää ei ainoastaan mitata potilaan lepoverenpaine ennen ulkoisen vas tasykkeen alkamista (jotta verenpainepotilaita voidaan hoitaa lääkkeillä ve-:··· renpaineen pienentämiseksi ennen vastasykehoitoa), vaan on tärkeää myös 35 tarkkailla valtimon huippuverenpainetta hoidon aikana, jotta varmistuttaisiin, et- 20 110754 tä huippuverenpaine ei nouse enemmän kuin 40 - 50 mm Hg systolisen lepo-paineen yläpuolelle. Esillä oleva keksintö antaa uudenaikaiset välineet huippu-verenpaineen tehokkaaseen tarkkailuun. Historiallisesti on erittäin vaikeaa mitata ulkoisen vastasykkeen aikana verenpainetta mitä tahansa nykyään saatavilla 5 olevia mittausmenetelmiä käyttämällä liikehäiriön sekä meluisan ympäristön vuoksi. Esillä oleva keksintö antaa välineet huippuverenpaineen määritykseen, jolloin saadaan kriittinen parametri poistamaan vaarallinen komplikaatio kuten aivoverenvuoto.

Tietokone suorittaa suljetun silmukan ohjausproseduurin, joka on 10 seuraavanlainen: Vastasykkeen alussa tietokone asettaa automaattisesti ilmapallon täyttymisajankohdan olemaan elektrokardiografin T-aallon lopussa. Ennen vastasykeaallon saapumista aorttaan olevan viiveen ansiosta aorttaläpän sulkeutumiskohta ja vastasykeaallon alkamiskohta voidaan todeta sydänimpe-danssin verenvirtausgraafista tietokoneella. Tietokone säätää vastasykelaitteen 15 täyttymisaikaa näiden kahden kohdan välisen eron mukaan siirtäen vastasyke-aalloon alkamiskohtaa vähitellen aortan sulkeutumiskohdan suuntaan. Sovitta-essaan vähitellen näitä kahta kohtaa tietokone laskee myös aortan sulkeutu-misajan Bazettin kaavalla (Tqt = KVTrr) koska vastasyke vaikuttaa aortan sulkeutumiskohdan automaattiseen ilmaisemiseen. Bazettin kaavalla laskettu 20 ajankohta QT otetaan aorttaläpän sulkeutumisajankohdaksi sen jälkeen kun elektrokardiografin Q-aalto on todettu. Tämä saa vastasykeaallon alka-·' · miskohdan osumaan alueelle, jonka keskipisteenä on aorttaläpän sulkeutumis- kohta. Kahden pisteen vähittäisessä sovittamisproseduurissa vastasykeaallon alkamiskohdan ilmaisemiseen voi vaikuttaa veren purkautuminen sydämestä ja : 1 _ 25 verenvirtauksen vaihtelu rinnan sisällä. Jos näin on, tietokone määrittää aikavii- :Y veen vastasykeaallon saapumisajankohdan aortan keskiosiin ja sen muodos- tumisajankohdan potilaan alaraajoja paineistamalla, välillä, määrittämällä aikaeron vastasykeaallon todetun alkamiskohdan ja täyttymisajankohdan välillä. Tietokone säätää vastasykkeen täyttymisajankohtaa siten, että aikaviiveen jäl-_ · _ . 30 keen muodostettu vastasykkeen alkamisajankohta sattuu alueelle, jonka keski- piste on aorttaläpän sulkeutumisajankohta. Tietokone pitää sen tällä alueella ·; . vastasykkeen aikana suorittaen tällöin silmukkaohjausta.

On ymmärrettävä, että alaa tuntevat voivat tehdä erinäisiä modifi-·:.' kaatioita ja korvaavia toimenpiteitä esillä olevan keksinnön tilanteisiin poikkea- 21 110754 matta esillä olevan keksinnön hengestä, kun keksinnön suoja-alueen määrittelevät oheiset patenttivaatimukset.

Claims (12)

1. 22 110754
2. 1. Ulkoinen vastasykelaite, joka käsittää joukon potilaan raajoihin kiinnitettäviä ilmatäytteisiä ilmapallovälineitä (25); säiliön (22) kompressoidulle väli- 5 aineelle; ilmapallovälineiden (25) ja säiliön (22) väliin kytkettyjä venttiilivälineitä (24) ilman päästämiseksi mainitusta säiliöstä (22) mainittuihin ilmapallovälineisiin (25) ; ja kompressorin (20) mainitun säiliön (22) täyttämiseksi kompressoidulla väliaineella, jolloin ulkoinen vastasykelaite on t u n n e 11 u välineistä, joilla muodostetaan sähköinen aaltomuoto, joka vastaa potilaan diastolista ja systolista veren- 10 painetta ja ohjausvälineistä (10) mainitun kompressorin (20) ja mainittujen venttii-livälineiden (24) ohjaamiseksi ilmapallovälineiden (25) tyhjentämisen säätämiseksi diastolisen aaltomuodon pinta-alan ja amplitudin maksimoimiseksi sekä systolisen aaltomuodon pinta-alan minimoimiseksi vastasykkeen aikana.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se 15 käsittää jäähdytysvälineitä (21) kompressorista tulevan kompressoidun väliaineen jäähdyttämiseksi.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää negatiivisen painesäiliön (26), joka on kytketty mainittuihin ilmapallovälineisiin mainittujen venttiilivälineiden (24) kautta mainittujen ilmapallovälinei- , · 20 den (25) tyhjentämiseksi; ja : · mainittuun kompressoidun väliaineen säiliöön (22) ja mainittuun nega- ’ . tiivisen painesäiliöön (26) kytkettyjä painetta rajoittavia venttiilejä.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se [; ] käsittää mainittujen ilmapallovälineiden (25) ja mainittujen säiliöiden (20, 26) vä- ·' · 25 liin kytketyn mäntä- ja sylinterilaitteen, jolloin mainittu mäntä liikkuu mainitussa sylinterissä peräkkäisesti täyttäen ja tyhjentäen mainittuja ilmapallovälineitä.
6. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää ilmapallovälineen, joka käsittää jäykästä tai puolijäykästä materiaalista olevan mansettiosan (44), jolla on pieni venyvyys ja kimmoisuus tai ei 30 lainkaan venyvyyttä ja kimmoisuutta, ja ilmapallon (25) joka käytössä on sijoitettu ; ‘ ‘ mansettiosan (44) ja potilaan vartalon väliin. • · 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että mansettiosa (44) on valmistettu materiaalista, joka on muovattavissa korotetussa lämpötilassa mutta jäykistyy huoneenlämmössä.
7. 7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laite, tunnettu siitä, et- tä se käsittää ilmapallon (25) ja vastaavan mansettiosan (44) väliin sijoitettavan tiivisteen ilmapallon (25) sovittamiseksi lähelle potilaan vartaloa. 110754 23
8. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kompressori (20) on kiemkkatyyppinen kompressori.
9. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää välineitä potilaan veren happikylläisyyden ilmaisemiseksi vas- 5 tasykkeen aikana ja vastasykkeen lopettamiseksi veren happikylläisyyden pudotessa ennalta määrätyn arvon alle.
10. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää välineitä potilaan verenpaineen ilmaisemiseksi vastasykkeen aikana ja vastasykkeen lopettamiseksi verenpaineen ylittäessä ennalta määrätyn 10 arvon.
11. 11. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukaisen ulkoisen vastasykelaitteen ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa: a. saadaan sydänimpedanssin verenvirtauskäyrä käyttämällä piste-15 elektrodien joukkoa ja adaptiivista suodatusteknologiaa; b. saadaan aortan sulkeutumispiste ja vastasykkeen sykeaallon alkupiste käyttämällä mikrotietokonetta adaptiivisesti suodatetun sydänimpedanssin verenvirtauskäyrän ilmaisemiseksi, käyttämällä näiden kahden pisteen välistä ai-kaerotusta vastasykelaitteen täyttymisajan ohjaamisen perustana, määritetään . ·. 20 vaikuttaako vastasyke aorttaläpän sulkeutumispisteen ilmaisuun, tai, otetaan Ba- : · zettin kaavan mukaan laskettu QT-aika aorttaläpän sulkeutumisajaksi, ja käyte- ‘ . tään tämän ajan ja vastasykkeen sykeaallon alkamisajan aikaerotusta täyttymis- _; '. ajan ohjaamisen perustana; ’ c. otetaan objektiivinen indeksi, joka heijastaa vastasykkeen paranta- ·' 25 vaa vaikutusta, ilmaisemalla aaltomuodon huippuarvo, ja sydämen systolisen ’ aallon ja vastasykeaallon pituus sydänimpedanssin verenvirtauskäyrässä; ja d. ohjataan vastasykelaitteen tyhjentymisaikaa tietokoneella.
12. 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksi piste-elektrodeista on sijoitettu vasemman tai oikean korvan juureen : ’ *. 30 tai etupuolelle, yksi on sijoitettu rintalastan miekkalisäkkeelle, yksi on sijoitettu rin talastan sivulle solisluun alapuolelle, ja yksi on sijoitettu rintalastan sivulle neljän- · nen ja viidennen kylkiluun väliin; adaptiivinen suodatin ottaa piste-elektrodien il maiseman verenvirtauksen impedanssisignaalin alkutulosignaaliksi, ja ottaa im-‘ pedanssin vertailutulosignaalin lisäelektrodin, joka on sijoitettu rintalastan sivulle 35 ja vatsan reunalle, ja neljännen ja viidennen kylkiluun väliin sijoitetun elektrodin väliltä. i 24 110754