RU203176U1 - Реаниматор для экстремальных условий - Google Patents

Abstract

Полезная модель реаниматора для экстремальных условий относится к медицинской технике и может быть использована при прекращении сердечной и легочной деятельности человека в условиях экологических катастроф, военно-полевых действий и др.Цель - упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров, массы и энергоемкости.Цель достигается за счет использования коробчатой платформы для размещения пациента с расположенными внутри устройством для наружного массажа сердца со шкивом для прикрепления и намотки ленты бандажа, устройством для вентиляции легких с маской, снабженной запорным клапаном, датчиками давления воздуха и пульса, автоматическим устройством управления с пультом и аккумулятором.После ручной подтяжки ленты включается устройство для массажа и открывается запорный клапан.При наматывании лены на шкив происходит контролируемое датчиком силы циклическое натяжение ленты и сжатие грудной клетки, а при сматывании - распрямление за счет упругости ребер. После выполнения установленного числа циклов устройство выключается, запорный клапан закрывается и включается устройство для вентиляции легких, выполняющее заданное количество циклов вдох/выдох.При появлении пульса оба устройства переходят в режим ожидания, запорный клапан открывается, обеспечивая свободное дыхание пациента.

Description

Полезная модель реаниматора для экстремальных условий относится к области медицинской техники и может быть использована при прекращении сердечной и легочной деятельности человека в условиях природных и экологических катастроф, военно-полевых действий, в домашних и производственных условиях, в наземных и воздушных транспортных средствах.

Известно устройство для сердечно-легочной реанимации LUCAS (Лукас) производства Michigan Instruments (США) для проведения непрямого массажа сердца (http://adhara.ru/articles/autopulse_and_cpr.htm), содержащее платформу для размещения пациента, вертикальную стойку для закрепления пневматического механизма циклического силового точечного воздействия на центральную часть грудной клетки (грудину) посредством толкателя с упругим элементом на конце, автономный источник электроэнергии, источник сжатого кислорода или воздуха, устройство управления с пультом управления.

Известно автоматическое устройство для сердечно-легочной реанимации LUCAS-2 (Лукас-2) (http://www.deal-med.ru/ustrojstvo_dlja_serdechno_legochnoj_reanimacii_lucas_2.html), используемое для восстановления и поддержания естественной циркуляции крови у пациентов с не работающим сердцем путем его закрытого массажа, обеспечивающее глубину и частоту продавливания грудной клетки согласно установленным параметрам и с необходимым постоянством. Устройство содержит размещаемую под спиной пациента платформу с шарнирно прикрепленными к ней одними концами дугообразными жесткими полуарками, соединенными другими концами с корпусом циклического механизма с электроприводом для силового точечного воздействия на центр грудной клетки (грудину) посредством толкателя с упругим элементом на конце в виде сильфона, устройство управления, а также автономный источник электроэнергии в виде аккумуляторных батарей.

Общим недостатком устройств LUCAS и LUCAS-2 является, во-первых, отсутствие возможности обеспечения равномерного сжатия всей грудной клетки, что снижает эффективность воздействия на легкие с целью их вентиляции; во-вторых, наличие вертикальной стойки или дугообразных полуарок существенно увеличивает габариты устройств по высоте, затрудняя тем самым эвакуацию пациентов из аварийных помещений и строений через узкие и невысокие проходы; в-третьих, высокое расположение по отношению к платформе центра тяжести механизма для создания усилия деформации грудной клетки затрудняет перемещение работающего устройства с пациентом по лестничным переходам или трапам, например, с верхнего этажа строения на нижний, из помещения в машину скорой помощи, а в процессе перевозки будут происходить угловые смещения устройства (наклоны стойки), негативно влияющие на параметры процесса реанимации. Кроме того, в составе данных устройств отсутствуют встроенные механизмы или аппараты для искусственной вентиляции легких, что сужает их функциональные возможности.

Известное автоматическое устройство для сердечно-легочной реанимации путем закрытого массажа сердца ZOLL (https://www.zoll.com/ru/medical-products/resuscitation-system/autopub http://adhara.ru/articles/autopulse_and_c.pr.htm) содержит коробчатую платформу, располагаемую под спиной пациента, внутри которой размещен снабженный электроприводом механизм циклического действия для натяжения лент, охватывающих грудную клетку пациента, связанных с застегивающимся на груди тканевым бандажом.

Основным недостатком является отсутствие в составе устройства механизма искусственной вентиляции легких, что ограничивает его функциональные возможности, а применение (подключение) автономного аппарата искусственной вентиляции легких негативно влияет на его весо-габаритные характеристики, усложняя эксплуатацию в экстремальных условиях, в частности, при эвакуации (переносе) пациента.

Известное автоматическое устройство для сердечно-легочной реанимации путем закрытого массажа сердца (Патент РФ на полезную модель №189470, МПК А61Н 31/00, опубликован 23.05.2019, Бюл. №15), с механизмом циклического натяжения лент бандажа на основе линейного пневмопривода с пятилинейным трехпозиционным пневмораспределителем и замкнутой зубчатой ременной передачи с направляющими для перемещения кареток, соединенных с концами лент. Наличие двух источников энергии (электрического и пневматического) усложняет конструкцию, что негативно отражается на весо-габаритных характеристиках, энергопотреблении и надежности функционирования, а отсутствие встроенного механизма для искусственной вентиляции легких сужает его функциональные возможности.

Известное автоматическое устройство для сердечно-легочной реанимации в экстремальных условиях (Патент на полезную модель РФ №193963, МПК А61Н 31/00; опубликован 21.11.2019, Бюл. №33) содержит коробчатую платформу для размещения пациента, тканевый бандаж в виде двух грудных накладок с лентами и застежками, механизм циклического натяжения лент на базе неполноповоротного пневмодвигателя со шкивом для лент на выходном валу, интегральный датчик крутящего момента, блок управления, пневмораспределитель и автономные источники электроэнергии и сжатого воздуха. Оно имеет недостатки присущие предыдущим аналогам. Кроме того, обеспечение синхронного циклического натяжения лент достигается с помощью шкива, снабженного торцовыми глухими отверстиями с центральными пальцами для петель на концах лент, что усложняет конструкцию механизма натяжения, увеличивает его размеры и массу. Неточность расположения пальцев относительно центра шкива отрицательно влияет на величину перемещения связанных с ними лент, а, следовательно, не может обеспечить их синхронное натяжение, что вызывает смещение грудной накладки бандажа и неравномерное силовое воздействие на ребра.

В качестве прототипа взят реаниматор (А.С. СССР №564864, МПК А61Н 31/00, опубликовано 15.07.77, Бюл. №26), содержащий платформу для пациента, устройство для наружного (непрямого) массажа сердца, устройство для вентиляции легких, автоматический узел управления с датчиками давления воздуха, усилия массажа и частоты пульса.

Устройство для наружного массажа сердца выполнено на базе силового пневмопривода, для которого требуется специальный источник высокого давления сжатого воздуха в виде компрессора или баллона со сжатым воздухом. Использование для обеспечения работы реаниматора двух источников энергии существенно усложняет конструкцию, приводит к увеличению габаритных размеров и массы. Кроме того, увеличивается потребление электроэнергии, затрачиваемой для пневмораспределителей с электромагнитным управлением (электропневмопреобразователей), что в случае применения автономного источника электроэнергии в виде аккумулятора уменьшает время его непрерывного использования без подзарядки. Существенным недостатком прототипа является отсутствие компактного расположения по отношению к платформе с пациентом устройств, входящих в состав реаниматора, что приводит к увеличению габаритных размеров и массы, затрудняющих его эксплуатацию в экстремальных условиях.

Целью предлагаемой полезной модели реаниматора для экстремальных условий является упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров, массы и энергоемкости и, как следствие, повышение эксплуатационной надежности.

Достижение поставленной цели обеспечивается тем, что в реаниматоре для экстремальных условий, включающем в себя переносную коробчатую платформу для размещения на ней пациента, ленточный грудной бандаж с грудной накладкой и пряжками для концов ленты, устройство для наружного массажа сердца с направляющими роликами и датчиком усилия массажа, устройство для вентиляции легких с дыхательной маской, датчик пульса, автоматическое устройство управления с пультом управления, автономный источник электрической энергии, устройство для наружного массажа сердца установленное внутри платформы, содержит электрический мотор-редуктор с закрепленным на его выходном валу шкивом, имеющим на наружной торцовой поверхности диаметральный паз под ленту, открытый в сторону наружной цилиндрической образующей, и центральное отверстие под прикрепленную к ленте симметрично ее концов шпонку.

Ось центрального отверстия шкива расположена в плоскости, проходящей через центры направляющих роликов, один из которых закреплен на конце вращающегося рычага, находящегося в контакте с шарнирно установленным датчиком усилия массажа.

Установленное внутри платформы устройство вентиляции легких содержит нагнетающий насос, вход которого посредством воздушного фильтра соединен с атмосферой, а выход посредством нагнетающего трубопровода со встроенным в него датчиком давления соединен с полостью дыхательной маски, также соединенной с атмосферой посредством встроенного в маску запорного клапана с электромагнитным управлением и посредством откачивающего трубопровода с последовательно встроенными в него регулируемым дросселем и пневмораспределителем с электромагнитным управлением со входом откачивающего насоса.

Участки нагнетающего и откачивающего трубопроводов соответственно между нагнетающим насосом и датчиком давления и между откачивающим насосом и пневмораспределителем, соединены с атмосферой с помощью регулируемых дросселей.

Входящие в состав автоматического устройства управления блоки управления указанными выше устройствами соединены между собой блоком сопряжения, соответствующие входы и выходы первого блока управления соединены с выходами датчика пульса, датчика усилия массажа и входами мотор-редуктора и электромагнита запорного клапана, а второго блока управления с выходом датчика давления, входами электродвигателей насосов и электромагнита пневмораспределителя.

Между совокупностью заявляемых признаков полезной модели и ожидаемым техническим результатом, получаемым с помощью предлагаемой конструкции реаниматора для экстремальных условий, существует следующая причинно-следственная связь.

Во-первых, применение электропривода на базе мотор-редуктора в составе устройства для наружного массажа сердца обеспечивает его энергетическую совместимость с устройством для вентиляции легких и автоматическим устройством управления за счет использования одного источника электроэнергии в виде аккумулятора, что упрощает в целом конструкцию реаниматора, способствует уменьшению его габаритных размеров и массы.

Во-вторых, применение одной цельной ленты с симметрично расположенной относительно ее концов шпонкой взамен двух лент с петлями на одном из концов для соединения со шкивом, упрощает его конструкцию, уменьшает размеры и массу, поскольку исключает наличие у шкива специальных дополнительных элементов для закрепления петель, обеспечивает симметричное натяжение участков ленты от шкива до пряжек на грудной накладке, упрощает как замену ленты, так и подготовку реаниматора к работе.

В-третьих, компактное расположение всех входящих в состав реаниматора устройств внутри переносной коробчатой платформы улучшает условия его эксплуатации в различных экстремальных условиях.

На фиг. 1 представлена схема реаниматора для экстремальных условий; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1 (со стороны наружного торца шкива); на фиг. 3 - блок-схема автоматического устройства управления.

Реаниматор (фиг. 1) содержит переносную коробчатую платформу 1 прямоугольной формы, размещаемую под спиной пациента 2, ленточный бандаж, включающий жесткую грудную пластинчатую накладку 3 с пряжками-замками 4 для ленты 5 со свободными выступающими из пряжек концами 6 с мерными цифровыми метками на внешней стороне.

Через направляющие отверстия 7 в коробчатой платформе лента бандажа соединяет его грудную накладку со шкивом 8, закрепленным на выходном валу электрического мотор-редуктора 9, например, типа ACM602V36-01, редуктор 60PLF15K-14S, входящего в состав устройства для наружного массажа сердца, размещенного внутри платформы.

Со стороны внутренней торцовой поверхности шкив снабжен кольцевой ребордой 10, ограничивающей смещение ленты в осевом направлении, а на наружной торцовой поверхности имеет диаметральный паз 11 под ленту (фиг. 2), открытый в сторону наружной цилиндрической образующей диаметром D, и центральное отверстие 12 под прикрепленную к ленте симметрично ее концов цилиндрическую шпонку 13, образованную двумя сегментами, скрепленными между собой заклепками.

Ось центрального отверстия шкива расположена в плоскости, проходящей через центры направляющих роликов 14 и 15, первый из которых закреплен непосредственно на платформе, а второй закреплен на ней посредством вращающегося рычага 16, находящегося в контакте с шарнирно установленным датчиком усилия массажа 17, например, тензометрическим, типа EMS50.

Установленное внутри платформы устройство вентиляции легких содержит нагнетающий пневматический насос 18 с приводным электродвигателем 19, например, типа 12V DC Diaphragm Vacuum Motor Pump Air, вход которого посредством воздушного фильтра 20 соединен с атмосферой, а выход посредством нагнетающего трубопровода 21 со встроенным в него датчиком давления 22 соединен с полостью дыхательной маски 23, которая соединена с атмосферой посредством встроенного в маску запорного клапана 24 с электромагнитным управлением и увеличенным размером условного прохода, например, тарельчатого, а также соединена откачивающим трубопроводом 25 с последовательно встроенными в него регулируемым дросселем 26 и 2/2-пневмораспределителем с электромагнитным управлением (отсечной клапан) 27 со входом откачивающего насоса 28 с приводным электродвигателем 29 того же типа, что и нагнетающий насос.

С помощью датчика давления устанавливается необходимое давление (0,25…0,3) 10⁵ Па) в нагнетающем трубопроводе при настройке устройства для наружного массажа сердца, а в процессе работы устройства осуществляется контроль за изменением этого давления и его поддержание на установленном уровне путем регулирования электрического напряжения, подаваемого на приводной двигатель нагнетающего насоса, влияющего на частоту его вращения.

Участки нагнетающего и откачивающего трубопроводов соответственно между нагнетающим насосом и датчиком давления и между откачивающим насосом и пневмораспределителем, соединены с атмосферой с помощью регулируемых дросселей 30, который необходим для регулирования расхода, а следовательно и давления, подаваемого в легкие воздуха путем его сброса в атмосферу, и 31, который необходим для выведения откачивающего насоса в номинальный режим работы путем подсоса воздуха из атмосферы и создания в рабочих полостях насоса необходимого перепада давления.

Входящие в состав автоматического устройства управления 32 блоки управления 33 и 34 указанными выше устройствами (фиг. 3) соединены между собой блоком сопряжения 35, соответствующие входы и выходы первого блока управления соединены с выходами датчика пульса 36, например, пульсоксиметр, типа МАХ 30102 MAXIM INTEGRATED, датчика усилия массажа и входами мотор-редуктора и запорного клапана, а второго блока управления с выходом датчика давления, входами электродвигателей насосов и электромагнита пневмораспределителя.

Вынесенный за пределы платформы пульт управления 37 обеспечивает постоянный контроль за процессом реанимации при переносе и транспортировке пациента, находящегося на платформе. Электрическое питание осуществляется от автономного источника электрической энергии 38 в виде аккумулятора.

Подготовка реаниматора к работе и работа в режиме реанимации осуществляется поэтапно в следующей последовательности.

На первом этапе автоматическое устройство управления подключается к аккумулятору 38.

Пациент 2 (фиг. 1) размещается на платформе 1 таким образом, чтобы центр его грудной впадины (грудины) находился в плоскости, проходящей через направляющие отверстия 7 на одинаковом расстоянии от них, и фиксируется на ней привязными ремнями (на фиг. не показаны). Накладка 3 размещается на груди пациента в зоне грудной впадины и соединяется посредством пряжек-замков 4 с концами ленты 5. Используя выступающие из пряжек свободные концы 6 ленты 5, производится симметричная ручная подтяжка ленты до полного контакта с телом пациента.

По длине вытянутых из пряжек-замков свободных концов ленты, с помощью цифровых меток на ней, определяется длина окружности груди и полученное значение вводится с помощью пульта 37 в память контроллера устройства управления 32, в котором хранится управляющая программа, с помощью которой автоматически определяется величина перемещения концов ленты и рекомендуемая величина прогиба грудины без повреждения ребер.

Затем на лице (голове) пациента с помощью упругих охватывающих голову ремешков (на фиг. не показаны) устанавливается дыхательная маска 23, а на грудной клетке или пальце закрепляется датчик пульса 36.

На втором этапе реализуется автоматический режим реанимации, состоящий из двух фаз - компрессии (сжатия) и декомпрессии (разжатия) грудной клетки, что равнозначно соответственно выдоху и вдоху.

Для реализации фазы компрессии подается питание на мотор-редуктор 9. Открывается запорный клапан 24, что позволяет атмосферному воздуху поступать в легкие при компрессии и декомпрессии грудной клетки, т.е. параллельно восстановлению кровотока осуществляется сопутствующая вентиляция легких.

Вращение его выходного вала со шкивом 8 приводит к наматыванию ленты 5 на шкив, т.е. к ее натяжению, и к созданию в зоне контакта накладки 3 с грудиной усилий F, а в зонах контакта ленты с ребрами распределенных сжимающих усилий q, вызывающих деформацию ребер, уменьшение длины окружности грудной клетки и прогиб грудины. Сжатие грудной клетки продолжается до достижения заданного значения на выходе датчика 17.

Для реализации фазы декомпрессии осуществляется реверсирование мотор-редуктора 9, натяжение ленты устраняется, что позволяет ребрам за счет накопленной в них при сжатии энергии упругих деформаций вернуть грудную клетку в исходное состояние, т.е. увеличить до первичной длину ее окружности. Необходимая частота циклического нагружения (сжатия/разжатия) грудной клетки (на практике принимается 100-120 циклов в минуту) и количество циклов нагружения (рекомендуется 30 или 15), устанавливается с помощью пульта 37.

После выполнения заданного количества циклов устройство для наружного масса выключается, закрывается запорный клапан 24 и включается устройство для вентиляции легких, выполняющее, например, 2-3 установленных с помощью пульта цикла (вдох/выдох) подачи воздуха в легкие с частотой 15…20 циклов в минуту, что реализуется путем поочередного включения/выключения электродвигателей нагнетающего 18 и откачивающего 28 насосов, а также переключения пневмораспределителя 27, перекрывающего, как это показано на фиг. 1, при работе нагнетающего насоса откачивающий трубопровод 25.

Поочередное включение устройств в процесс реанимации повторяется до появления у пациента устойчивого пульса, который косвенно подтверждает возобновление работы легких, т.е. дыхания.

Восстановление у пациента пульса фиксируется датчиком пульса 36 и подтверждается световым и звуковым сигналами на пульте и платформе, после чего устройство для наружного массажа сердца и устройство для вентиляции легких переходят в режим ожидания, а запорный клапан 24 открывается.

Возобновление работы устройств осуществляется автоматически в случае остановки сердца, т.е. при прекращении поступления сигналов от датчика пульса, что также сопровождается звуковыми и световыми сигналами.

Диаметр D шкива 8, обеспечивающего натяжение ленты при ее намотке на него и влияющего на размеры платформы (высоту), ее массу и расход электроэнергии для перемещения ленты на необходимую величину, определяется с учетом следующих рекомендаций.

Средняя длина окружности груди взрослого человека (мужчины) равна 870,0 мм (http://opnevmonii.ru/wp-content/uploads/2017/01/Рисунок 1.jpg) (Таблица измерений), а рекомендуемая глубина прогиба грудины при наружном массаже сердца должна составлять у взрослых 50,0…60,0 мм (http://okardio.com/ostalnoe/serdechno-legochnaya-reanimaciya-590.html).

Расчеты показывают, что для обеспечения прогиба грудины 50 мм необходимо уменьшить длину окружности грудной клетки за счет сжатия на 154 мм, т.е. каждый конец ленты после подтяжки должен переместиться при намотке на шкив на 77 мм.

Учитывая вышеизложенное, длина полуокружности шкива π D/2 должна быть равна сумме перемещения конца ленты при сжатии груди (77,0 мм) и некоторого резервного перемещения (например, 20,0 мм), т.е. πD/2=77,0+20,0=97 мм, откуда D≈62 мм.

Таким образом, минимизируется время работы мотор-редуктора для совершения шкивом углового перемещения (вращения) на 180°, т.е. необходимо выполнить половину оборота шкива для обеспечения требуемой величины деформации грудной клетки и однослойной намотки ленты на него.

Claims (1)

1. Реаниматор для экстремальных условий, включающий в себя переносную коробчатую платформу для размещения на ней пациента, ленточный грудной бандаж с грудной накладкой и пряжками для концов ленты, устройство для наружного массажа сердца с направляющими роликами и датчиком усилия массажа, устройство для вентиляции легких с дыхательной маской, датчик пульса, автоматическое устройство управления с блоками управления указанными устройствами, пульт управления, автономный источник электрической энергии, отличающийся тем, что устройство для наружного массажа сердца установлено внутри платформы, содержит электрический мотор-редуктор с закрепленным на его выходном валу шкивом, имеющим на наружной торцовой поверхности диаметральный паз под ленту, открытый в сторону наружной цилиндрической образующей, и центральное отверстие под прикрепленную к ленте симметрично ее концов шпонку, ось которого расположена в плоскости, проходящей через центры направляющих роликов, один из которых закреплен на конце вращающегося рычага, находящегося в контакте с шарнирно установленным датчиком усилия массажа, а установленное внутри платформы устройство вентиляции легких содержит нагнетающий насос, вход которого посредством воздушного фильтра соединен с атмосферой, а выход посредством нагнетающего трубопровода со встроенным в него датчиком давления - с полостью дыхательной маски, также соединенной с атмосферой посредством запорного клапана с электромагнитным управлением и посредством откачивающего трубопровода с последовательно встроенными в него регулируемым дросселем и пневмораспределителем с электромагнитным управлением со входом откачивающего насоса, причем участки нагнетающего и откачивающего трубопроводов соответственно между нагнетающим насосом и датчиком давления и между откачивающим насосом и пневмораспределителем соединены с атмосферой с помощью регулируемых дросселей, а входящие в состав автоматического устройства управления первый и второй блоки управления соединены между собой блоком сопряжения, первый блок управления соединен с выходами датчика пульса, датчика усилия массажа и входами мотор-редуктора и электромагнита запорного клапана, а второй блок управления - с выходом датчика давления, входами электродвигателей нагнетающего и откачивающего насосов и электромагнита пневмораспределителя.

Images