RU164592U1

RU164592U1 - AUTOMATED DEVICE FOR COMPRESSION OF THE BREAST CELL AND EXTREMITIES

Info

Publication number: RU164592U1
Application number: RU2015156552/14U
Authority: RU
Inventors: Николай Анатольевич Грязнов; Александр Витальевич Лопота; Константин Юрьевич Сенчик; Александр Эдуардович Тарасов; Вячеслав Валентинович Харламов
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2016-09-10

Abstract

Автоматизированное устройство компрессии грудной клетки и конечностей, включающее связанные между собой двигатель постоянного тока, шарико-винтовую пару, линейные направляющие, датчик силы, систему управления, драйвер двигателя, источник автономного питания, опорную пластину, отличающееся тем, что привод образован двигателем постоянного тока вентильного типа и соединенной с ним напрямую шарико-винтовой парой, связанной с элементом для воздействия на грудную клетку, дополнительно введены два автоматических пневматических жгута, в манжеты которых встроены неинвазивные датчики измерения давления, подключенных к системе управления через блок неинвазивного измерения давления, а в качестве фиксирующего элемента автоматизированного устройства компрессии грудной клетки использован связанный с ним ремень, выполненный с возможностью регулировки длины и соединенный с опорной пластиной.An automated device for compressing the chest and extremities, including a connected DC motor, a ball screw pair, linear guides, a force sensor, a control system, an engine driver, an autonomous power supply, a support plate, characterized in that the actuator is formed by a valve DC motor of the type and a ball screw pair connected directly to it associated with an element for acting on the chest, two automatic pneumatic harnesses are additionally introduced into the man which can be fitted with non-invasive pressure sensors connected to the control system through a non-invasive pressure measurement unit, and a strap connected to it, adapted to adjust the length and connected to the base plate, is used as a fixing element of the automated chest compression device.

Description

Полезная модель относится к области медицинской техники для экстренной реанимации и представляет собой автоматизированное устройство, заменяющее человека при выполнении непрямого массажа сердца в комплексе процедур сердечно-легочной реанимации (СЛР).The utility model relates to the field of medical equipment for emergency resuscitation and is an automated device that replaces a person when performing indirect heart massage in a complex of procedures for cardiopulmonary resuscitation (CPR).

Известен патент US 2014309564. В указанном патенте описывается конструкция кардиокомпрессора, в котором компрессия осуществляется при помощи широкого ремня, охватывающего грудную клетку пациента, и производится за счет циклов сокращения/ослабления ремня под воздействием электрического привода устройства.Known patent US 2014309564. This patent describes the design of a cardiocompressor, in which compression is carried out using a wide belt covering the chest of the patient, and is performed through cycles of contraction / loosening of the belt under the influence of the electric drive of the device.

Недостатком данного устройства является несовершенство конструкции, ограничивающее возможность глубокой компрессии левого желудочка сердца, что снижает эффективность СЛР. К тому же, широкий ремень кардиокомпрессора закрывает собой практически всю переднюю поверхность грудной клетки у взрослого человека, что существенно затрудняет применение наружного дефибриллятора, при том, что проведение дефибрилляции с минимальной задержкой времени является одним из базисных требований современной СЛР.The disadvantage of this device is the imperfection of the design, limiting the possibility of deep compression of the left ventricle of the heart, which reduces the effectiveness of CPR. In addition, a wide belt of a cardiocompressor covers almost the entire front surface of the chest in an adult, which greatly complicates the use of an external defibrillator, while defibrillation with a minimum time delay is one of the basic requirements of modern CPR.

Также известен патент US 2014303530. В указанном патенте описывается кардиокомпрессор, в котором исполнительный блок закреплен на неподвижной раме над грудной клеткой пациента, а компрессия осуществляется посредством поступательного движения толкательного устройства типа «шток» с закрепленной на его конце контактной площадкой.Also, patent US 2014303530 is known. This patent describes a cardiocompressor in which the actuating unit is mounted on a fixed frame above the patient’s chest, and the compression is carried out by translational movement of the rod-type pusher device with a contact pad fixed to its end.

Недостатком данного устройства является отсутствие обратных связей по усилию и глубине надавливаний, что может приводить к повреждению (перелому) ребер у пациента. К тому же у данного устройства нет возможности адаптации параметров компрессии в зависимости от физиологических параметров пациента.The disadvantage of this device is the lack of feedback on the force and depth of pressure, which can lead to damage (fracture) of the ribs in the patient. In addition, this device does not have the ability to adapt compression parameters depending on the physiological parameters of the patient.

За прототип выбран кадиокомпрессор мехатронный анатомический (КАРМА) [Патент RU 130222]. Кардиокомпрессор содержит мехатронный приводной модуль компрессии грудной клетки (ГК) и устройство для размещения приводного модуля над пациентом, которое состоит из опорной пластины и двух боковых арочных стоек, которые соединены с опорной пластиной и приводным модулем компрессии, датчики перемещения штока и усилия компрессии грудной клетки, датчики состояния пациента и устройство управления работой кардиокомпрессора. Приводной модуль компрессии включает в себя выдвигающийся шток, приводимый в движение электродвигателем с помощью механизма преобразования вращательного движения в поступательное. Для адаптации кардиокомпрессора к анатомическим закономерностям деформирования грудной клетки и анатомическим особенностям разных пациентов на опорной пластине кардиокомпрессора размещен поддерживающий элемент, который может смещаться на опорной пластине, изменять высоту и наклон контактирующей со спиной пациента нетравматичной контактной площадки, а также предусмотрена возможность поворота и фиксации приводного модуля относительно опорной пластины.A mechatronic anatomical cadiocompressor (CARMA) was selected for the prototype [Patent RU 130222]. The cardiocompressor contains a mechatronic drive module for compressing the chest (GC) and a device for placing the drive module over the patient, which consists of a support plate and two lateral arched pillars that are connected to the support plate and the drive compression module, sensors for displacement of the rod and chest compression forces, patient condition sensors and a cardiac compressor control device. The drive compression module includes a retractable rod, driven by an electric motor using a mechanism for converting rotational motion into translational. To adapt the cardiocompressor to the anatomical patterns of chest deformation and the anatomical features of different patients, a support element is placed on the support plate of the cardiocompressor, which can be displaced on the support plate, change the height and tilt of the non-traumatic contact area in contact with the patient’s back, and the drive module can be rotated and fixed relative to the base plate.

В этом кардиокомпрессоре имеется обратная связь по прилагаемому к грудной клетке усилию и положению ударного бойка (который непосредственно соприкасается с грудной клеткой пациента), то есть по глубине надавливаний. Также алгоритмически предусмотрено наличие обратных связей по информации с датчиков артериального давления, с последующими изменениями параметров компрессии.This cardiocompressor has feedback on the force applied to the chest and the position of the shock striker (which is directly in contact with the patient’s chest), that is, on the depth of pressure. It is also algorithmically provided for the presence of feedbacks on information from blood pressure sensors, with subsequent changes in compression parameters.

Недостатками устройства являются большие размеры и масса, ограничение по объему ГК пациента, отсутствие возможности немедикаментозного ограничения круга кровообращения в теле пациента, а также осуществление обратной связи только по инвазивным датчикам артериального давления.The disadvantages of the device are the large size and weight, the restriction on the volume of the patient’s HA, the lack of the possibility of non-pharmacological limitation of the blood circulation in the patient’s body, and the feedback only on invasive blood pressure sensors.

Задачей заявляемой полезной модели является создание компактного автоматизированного устройства для компрессии грудной клетки и конечностей для проведения непрямого массажа сердца при СЛР с возможностью применения на пациентах различного телосложения, с дополнительными системами повышения эффективности СЛР за счет немедикаментозного ограничения круга кровообращения и автоматической адаптации параметров компрессии под индивидуальные физиологические особенности пациента по информации с неинвазивных датчиков артериального давления.The objective of the claimed utility model is to create a compact automated device for compressing the chest and extremities for indirect cardiac massage in CPR with the possibility of using different physique on patients, with additional systems to increase the effectiveness of CPR due to the non-drug limitation of the blood circulation and automatic adaptation of the compression parameters to individual physiological patient features according to information from non-invasive blood pressure sensors Eden.

Предложено устройство для компрессии грудной клетки и конечностей, включающее привод, представляющий собой электромеханическую сборку из двигателя постоянного тока и шарико-винтовой пары, шток, линейные направляющие, источник автономного питания, драйвер двигателя, датчик усилия, систему из 2-х пневматических жгутов, блок неинвазивного измерения артериального давления со встроенными датчиками в манжетах пневматических жгутов, ремень для крепления устройства на теле пациента, систему управления со встроенным дисплеем.A device for compressing the chest and extremities is proposed, including a drive, which is an electromechanical assembly of a DC motor and a ball screw pair, a rod, linear guides, an autonomous power supply, an engine driver, a force sensor, a system of 2 pneumatic harnesses, a unit non-invasive measurement of blood pressure with built-in sensors in the cuffs of pneumatic harnesses, a belt for mounting the device on the patient’s body, a control system with a built-in display.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве применяется схема прямого привода в связке с компактным двигателем вентильного типа для уменьшения массы и габаритов устройства. Применение системы из 2-х автоматических пневматических жгутов, которые осуществляют компрессию нижних конечности пациента, позволяет ограничить круг кровообращения в теле пациента и повысить эффективность СЛР. Алгоритмы управления параметрами компрессии включают адаптивный режим работы, подстраивающий параметры компрессии под индивидуальные физиологически особенности пациента по информации с блока неинвазивного измерения артериального давления. Ременное устройство крепления кардиокопрессора на теле пациента позволяет устанавливать устройство на пациентов с размерами ГК от 70 до 140 см.The problem is solved in that the device uses a direct drive circuit in conjunction with a compact valve-type motor to reduce the weight and dimensions of the device. The use of a system of 2 automatic pneumatic harnesses that compress the lower limbs of the patient allows to limit the blood circulation in the patient's body and increase the efficiency of CPR. Compression parameter control algorithms include an adaptive mode of operation that adjusts the compression parameters to the individual physiological characteristics of the patient according to information from a non-invasive measurement of blood pressure. The belt device for attaching the cardiocressor to the patient’s body allows you to install the device on patients with a size of HA from 70 to 140 cm.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства. На фиг. 2 показан общий вид полезной модели.In FIG. 1 shows a block diagram of a device. In FIG. 2 shows a general view of a utility model.

Устройство содержит двигатель постоянного тока 1, шарико-винтовую пару 2, линейные направляющие 3, датчик силы 4, систему пневматических жгутов 5, блок неинвазивного измерения давления 6, неинвазивные датчики измерения давления 7, систему управления 8, дисплей 9, драйвер двигателя 10, источник автономного питания 11, опорную пластину 12 и ремень 13.The device comprises a DC motor 1, a ball screw pair 2, linear guides 3, a force sensor 4, a pneumatic harness system 5, a non-invasive pressure measurement unit 6, non-invasive pressure measurement sensors 7, a control system 8, a display 9, an engine driver 10, a source autonomous power supply 11, a support plate 12 and a belt 13.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Двигатель постоянного тока (1) создает вращательный момент и передает его шарико-винтовой паре (2), которая преобразует его в поступательное движение винта, который движется по линейным направляющим (3), оказывающей давление на ГК пациента. Контроль силы компрессии осуществляется посредством датчика силы (4). Компрессия нижних конечностей пациента осуществляется с помощью системы из 2-х автоматических пневматических жгутов (5). Оценка эффективности режима компрессии проводится путем измерения артериального давления пациента неинвазивными датчиками давления (7), расположенными в манжетах жгутов. Обработка информации об интегральном артериальном давлении проводится в блоке неинвазивного измерения артериального давления (6). Задание режимов работы, выдача управляющих сигналов и контроль параметров работы осуществляется в системе управления (8) со встроенным дисплеем (9). Преобразование управляющих сигналов, поступающих на исполнительный механизм кардиокопрессора, в токи для управления двигателем осуществляется с помощью драйвера (10). Для автономной работы кардиокопрессора используется источник автономного питания (11). Крепление кардиокопрессора на теле пациента осуществляется с помощью опорной пластины (12) и ремня (13).A DC motor (1) creates a rotational moment and transfers it to a ball-screw pair (2), which converts it into the translational movement of the screw, which moves along linear guides (3), which exert pressure on the patient's HA. The compression force is controlled by a force sensor (4). Compression of the lower limbs of the patient is carried out using a system of 2 automatic pneumatic harnesses (5). The effectiveness of the compression mode is assessed by measuring the patient's blood pressure with non-invasive pressure sensors (7) located in the cuffs of the bundles. Processing of information on integral blood pressure is carried out in the non-invasive block of blood pressure measurement (6). Setting operating modes, issuing control signals and monitoring operation parameters is carried out in a control system (8) with a built-in display (9). Conversion of control signals received by the cardiocompressor actuator into currents for motor control is carried out using the driver (10). For autonomous operation of the cardiac compressor, an autonomous power source is used (11). The cardiocressor is mounted on the patient’s body using the support plate (12) and the belt (13).

Были проведены испытания устройства на гидродинамическом экспериментальном стенде, имитирующим сердечнососудистую систему человека при различных значениях упругости ГК человека и артериального давления. Во время испытаний измерялось давление в гидравлической системе и расход жидкости, имитирующей кровь пациента. Полученные показатели сравнивались с установленными медицинскими показателями, обеспечивающими физиологическое функционирование организма человека при остановке сердца. В результате испытаний было установлено, что режим работы кардиокопрессора обеспечивает достаточный кровоток для поддержания жизнеспособности пациента на этапе реанимации. По результатам проведения испытаний алгоритмов функционирования кардиокопрессора были также подтверждены технические характеристики экспериментального образца кардиокопрессора при работе под «нагрузкой», в составе стенда:The device was tested on a hydrodynamic experimental bench simulating the human cardiovascular system at various values of the human GK elasticity and blood pressure. During the tests, the pressure in the hydraulic system and the flow rate of the fluid simulating the patient's blood were measured. The obtained indicators were compared with established medical indicators that ensure the physiological functioning of the human body during cardiac arrest. As a result of the tests, it was found that the operation mode of the cardiocopressor provides sufficient blood flow to maintain the patient's viability at the resuscitation stage. According to the results of testing the algorithms of the functioning of the cardiocompressor, the technical characteristics of the experimental model of the cardiocompressor during work under "load" were also confirmed, as part of the stand:

- максимальная создаваемая компрессия - 80 кг на контактной площадке площадью 20 см²;- the maximum compression created is 80 kg at the contact area with an area of 20 cm ² ;

- длина хода штока от 0 до 60 мм, с точностью измерения перемещения до 0.5 мм;- stem stroke length from 0 to 60 mm, with a measurement accuracy of displacement up to 0.5 mm;

- частота компрессии 0 до 120 уд/мин, с погрешностью не более 3 уд/мин.- compression frequency 0 to 120 beats / min, with an error of not more than 3 beats / min.

Технический результат полезной модели заключается в уменьшении массо-габаритных характеристик устройства, снятии ограничений по использованию устройства на пациентах различного телосложения, повышении эффективности мероприятий по СЛР.The technical result of the utility model is to reduce the mass-dimensional characteristics of the device, remove restrictions on the use of the device on patients of various physiques, and increase the effectiveness of CPR measures.

Claims

An automated device for compressing the chest and extremities, including a connected DC motor, a ball screw pair, linear guides, a force sensor, a control system, an engine driver, an autonomous power supply, a support plate, characterized in that the actuator is formed by a valve DC motor of the type and a ball screw pair connected directly to it, connected with an element for acting on the chest, two automatic pneumatic harnesses are additionally introduced into the man which can be fitted with non-invasive pressure sensors connected to the control system through a non-invasive pressure measurement unit, and a strap connected to it, adapted to adjust the length and connected to the base plate, is used as a fixing element of the automated chest compression device.