RU2135216C1 - Device for antipulsations (modifications) - Google Patents
Device for antipulsations (modifications) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2135216C1 RU2135216C1 RU93005208A RU93005208A RU2135216C1 RU 2135216 C1 RU2135216 C1 RU 2135216C1 RU 93005208 A RU93005208 A RU 93005208A RU 93005208 A RU93005208 A RU 93005208A RU 2135216 C1 RU2135216 C1 RU 2135216C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- balloon
- gas
- patient
- pulsation
- blood
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к медицинской технике и касается устройства внешних противопульсаций. The present invention relates to medical equipment and relates to an external pulsation device.
Внешние противопульсации обеспечивают ощутимый целительный эффект при лечении сердечно-сосудистых заболеваний. External pulsations provide a tangible healing effect in the treatment of cardiovascular diseases.
Исторически пульсовая волна мочки уха, импульс пальца или пульсовая височная волна использовались в качестве временного сигнала для получения соответствующего периода времени при приложении внешнего давления, так что результирующий импульс, обеспеченный внешним давлением в артерии, может достигать основания аорты сразу при закрытии аортального клапана, который разделяет артериальную пульсовую волну на систолический период и диастолический период. Однако пульсовая волна мочки уха, импульсная волна пальца или височная пульсовая волна представляют сигнал, полученный от микроциркуляции, и не отражают действительную пульсовую волну от больших артерий, например аорты. Использование дикротической метки пульсовой волны в качестве действительного закрытия аортического клапана некорректно, поскольку дикротическая метка подвержена влиянию многих других факторов, например демпфирующему действию сосуда, отраженной волны от сужений артерий и помехам от предыдущих пульсовых волн. Следовательно, наиболее важно в технике внешней противопульсации установить действительный момент времени закрытия аортического клапана, в результате чего может быть найдено соответствующее время надувания для внешнего приложенного давления. Historically, an earlobe pulse wave, a finger pulse or a temporal temporal wave has been used as a temporary signal to obtain an appropriate period of time when external pressure is applied, so that the resulting pulse provided by external pressure in the artery can reach the base of the aorta immediately after closing the aortic valve, which separates arterial pulse wave for the systolic period and diastolic period. However, the pulse wave of the earlobe, the pulse wave of the finger or the temporal pulse wave represent the signal received from microcirculation, and do not reflect the actual pulse wave from large arteries, such as the aorta. The use of the dicrotic mark of the pulse wave as the actual closure of the aortic valve is incorrect, since the dicrotic mark is subject to the influence of many other factors, for example, the damping effect of the vessel, the reflected wave from the narrowing of the arteries, and interference from previous pulse waves. Therefore, it is most important in the technique of external anti-pulsation to establish the actual time of closure of the aortic valve, as a result of which the corresponding inflation time for the external applied pressure can be found.
Теоретически существуют два фактора, которые следует учитывать для определения соответствующего времени надувания всех баллонов одновременно: (1) снятие всего внешнего давления перед последующей систолой для получения максимальной систолической разгрузки, то есть максимального снижения систолического давления; (2) поддержание надувания так долго, как это возможно, для полного использования всего периода диастолы так, чтобы получить наиболее длительную возможную диастолическую аргументацию, то есть увеличение диастолического давления, обусловленного внешним приложенным давлением. Следовательно, одно измерение эффективной противопульсации дает возможность минимизировать систолическое давление и в то же время получить максимальное отношение площади под диастолической пульсовой формой к площади под систолической пульсовой формой. Это рассмотрение может быть использовано при получении руководящего правила для определения оптимального времени сдувания. Theoretically, there are two factors that should be considered to determine the appropriate inflation time for all cylinders simultaneously: (1) removal of all external pressure before the subsequent systole to obtain maximum systolic discharge, that is, the maximum reduction in systolic pressure; (2) maintaining inflation as long as possible to fully utilize the entire diastole period so as to obtain the longest possible diastolic argument, i.e. an increase in diastolic pressure due to external applied pressure. Consequently, one measurement of effective counterpulsation makes it possible to minimize systolic pressure and at the same time obtain the maximum ratio of the area under the diastolic pulse form to the area under the systolic pulse form. This consideration can be used to obtain a guideline to determine the optimal blow-off time.
Более того, различные существующие устройства внешней противопульсации только измеряют электрокардиографические сигналы пациента для получения данных об аритмии. Поскольку противопульсация обеспечивает давление на конечности в течение диастолы, которое увеличивает артериальное давление в диастоле и делает его более высоким, чем систолическое давление, динамика потока крови и физиологические параметры человеческого тела могут значительно изменяться. Некоторые эти измерения могут представлять преимущества, а некоторые из них являются потенциально небезопасными. Для пациентов с атеросклерозом и флебосклерозом существует опасность повреждения кровеносных сосудов из-за увеличения в них внутреннего давления. Более того, приложение давления на конечности вызывает давление не только на артерии, но также на вены, и это может привести к возрастанию количества крови, возвращающейся к сердцу. Это может вызвать сердечную стимуляцию легких или отек легких из-за ухудшения накачивающей способности сердца и невозможности для сердца откачивать увеличенное количество крови обратно к нему. Это может, в свою очередь, привести к кислородному насыщению в артериях тела и вызвать кислородный долг. Следовательно, необходимо управлять максимальным значением артериального давления и кислородным насыщением в крови пациента в дополнение к контролю электрокардиограммы для обеспечения безопасности пациента в процессе лечения противопульсацией. Moreover, various existing external pulsation devices only measure the patient's electrocardiographic signals to obtain arrhythmia data. Since anti-pulsation provides pressure on the extremities during diastole, which increases blood pressure in the diastole and makes it higher than systolic pressure, the dynamics of the blood flow and physiological parameters of the human body can vary significantly. Some of these measurements may be advantageous, and some of them are potentially unsafe. For patients with atherosclerosis and phlebosclerosis, there is a risk of damage to blood vessels due to an increase in their internal pressure. Moreover, the application of pressure on the limbs causes pressure not only on the arteries, but also on the veins, and this can lead to an increase in the amount of blood returning to the heart. This can cause cardiac stimulation of the lungs or pulmonary edema due to a deterioration in the pumping capacity of the heart and the inability of the heart to pump an increased amount of blood back to it. This can, in turn, lead to oxygen saturation in the arteries of the body and cause oxygen debt. Therefore, it is necessary to control the maximum value of blood pressure and oxygen saturation in the patient’s blood in addition to monitoring the electrocardiogram to ensure patient safety during the treatment with pulsation.
Более того, средства распределения газа в существующих устройствах внешней противопульсации действуют путем управления открытием и закрытием соленоидных клапанов, имеющих недостаток большого объема и сложных соединений трубопроводов. Это препятствует миниатюризации всего устройства и повышению его портативности. Moreover, the gas distribution means in existing external anti-pulsation devices operate by controlling the opening and closing of solenoid valves having the disadvantage of a large volume and complex piping connections. This prevents the miniaturization of the entire device and its portability.
В Американском сердечно-сосудистом журнале (30/10/656-661, 1973) д-р Кохэн описывает устройство для внешней противопульсации, представляющее устройство последовательных противопульсаций для четырех конечностей. Оно содержит составные баллоны, обматываемые вокруг четырех конечностей пациента. Давление прикладывалось последовательно от дистальной к проксимальной частям каждой конечности. При использовании газа высокого давления от мощного компрессора в качестве источника энергии давления (от 1000 до 1750 мм рт.ст.) для управления временем открытия соленоидного клапана, в баллоны поступает сжатый воздух в процессе надувания. Затем баллоны сдувались путем применения вакуумного насоса. Это устройство требует использования мощного воздушного компрессора, большого вакуумного насоса и применения многочисленных преобразователей давления, которые должны управлять входным давлением для гарантирования того, чтобы в баллонах не было создано избыточного давления. Однако данное устройство не только достаточно дорого, но также имеет очень высокие шумы и сложно для работы. Оно, поэтому, не подходит для каждодневного клинического применения. In the American Cardiovascular Journal (30/10 / 656-661, 1973), Dr. Cohan describes an external pulsation device, representing a sequential pulsation device for four limbs. It contains composite cylinders wrapped around the patient's four limbs. Pressure was applied sequentially from the distal to the proximal parts of each limb. When using high-pressure gas from a powerful compressor as a pressure energy source (from 1000 to 1750 mm Hg) to control the opening time of the solenoid valve, compressed air enters the cylinders during inflation. Then the cylinders were deflated by applying a vacuum pump. This device requires the use of a powerful air compressor, a large vacuum pump, and the use of numerous pressure transducers that must control the inlet pressure to ensure that no overpressure is created in the cylinders. However, this device is not only quite expensive, but also has very high noise and is difficult to operate. It, therefore, is not suitable for everyday clinical use.
Средства внешнего возбуждения сердечной деятельности были описаны в патенте США N 3866604, который представляет усовершенствование упомянутого выше первоначального устройства внешней противопульсации. Однако данное устройство имеет крайне значительные шумы и сложно в эксплуатации. Means of external stimulation of cardiac activity have been described in US Pat. No. 3,866,604, which is an improvement on the above-mentioned initial external pulsation device. However, this device has extremely significant noise and is difficult to operate.
Из патента США N 4753226 известно устройство внешних противопульсаций для пациента, содержащее источник сжатого газа, газовый резервуар, соединенный с источником сжатого газа, газораспределительное устройство, соединенное с газовым резервуаром, баллонное устройство, выполненное с возможностью охвата нижних конечностей пациента и соединенное с газораспределительным устройством, контрольное устройство для управления газораспределительным устройством. Однако сдувание баллонов в этом устройстве требует отсасывания отрицательного давления и зависит от естественного разрежения в атмосфере. Следовательно, разрежение баллонов не полное и медленное, оставляя остаточный газ в баллоне, который препятствует способности этого устройства уменьшать последующую нагрузку на сердце. From US Pat. No. 4,753,226, an external patient pulsation device is known comprising a source of compressed gas, a gas reservoir connected to a source of compressed gas, a gas distribution device connected to a gas reservoir, a balloon device configured to cover the lower limbs of a patient and connected to a gas distribution device, control device for controlling a gas distribution device. However, the deflation of the cylinders in this device requires the suction of negative pressure and depends on the natural vacuum in the atmosphere. Therefore, the dilution of the cylinders is not complete and slow, leaving residual gas in the cylinder, which impedes the ability of this device to reduce the subsequent burden on the heart.
Упомянутые выше устройства внешней противопульсации имеют множество преимуществ перед первоначальным устройством, однако с ними все еще связано много проблем. Например, воздух высокого давления, созданный воздушным компрессором, имеет высокую температуру, когда он достигает баллонов, что вызывает ощущение дискомфорта и даже болевые ощущения для пациента; манжета баллона, использованная известным устройством внешнего противодавления, изготовлена из мягких материалов, например искусственной кожи, брезента и тому подобное, которые могут иметь высокую эластичность и расширительную способность, требующие использования большого объема газа для достижения требуемого давления и приводящее к невозможности быстрого надувания баллонов для оптимальной скорости этого надувания. Более того, может образоваться мертвая область из-за рассогласования подгонки между манжетой баллона и окруженной конечностью; манжета баллона может соскальзывать вниз в процессе противодавления, тем самым делая невозможным эффективное поступление крови от периферийной области к основанию аорты, что непосредственно влияет на эффективность лечения противодавлением. Все эти факторы снижают эффективность противодавления и требуют более сжатого газа для заполнения мертвой области и большой мощности от компрессора. В то же время уменьшение скорости надувания баллона приводит к результату, который препятствует эффективному сжатию массы тела, а также сосудистой сети. The external pulsation devices mentioned above have many advantages over the original device, but there are still many problems associated with them. For example, high-pressure air created by an air compressor has a high temperature when it reaches the cylinders, which causes discomfort and even pain for the patient; the balloon cuff used by the known external backpressure device is made of soft materials such as artificial leather, tarpaulins and the like, which can have high elasticity and expansion ability, requiring the use of a large volume of gas to achieve the required pressure and resulting in the inability to quickly inflate the cylinders for optimal the speed of this inflation. Moreover, a dead region may form due to a mismatch in the fit between the cuff of the balloon and the surrounded limb; the cuff of the balloon can slide down during the back pressure, thereby making it impossible for the blood to flow efficiently from the peripheral region to the base of the aorta, which directly affects the effectiveness of the back pressure treatment. All these factors reduce the effectiveness of backpressure and require more compressed gas to fill the dead area and high power from the compressor. At the same time, a decrease in the inflation rate of the balloon leads to a result that prevents the effective compression of body weight, as well as the vascular network.
Задачей настоящего изобретения является преодоление упомянутых выше недостатков и создание устройства внешней противопульсации повышенной эффективности. The objective of the present invention is to overcome the aforementioned disadvantages and create a device of external pulsation of increased efficiency.
Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства внешней противопульсации, имеющего точную и надежную синхронизацию надувания и сдувания и пониженную температуру сжатого газа так, что температура потока газа в баллонах близка к комнатной температуре. Another objective of the present invention is to provide an external anti-pulsation device having accurate and reliable synchronization of inflation and deflation and a reduced temperature of the compressed gas so that the temperature of the gas stream in the cylinders is close to room temperature.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании миниатюрного устройства внешней противопульсации, имеющего новые средства распределения газа и уменьшенные соединения трубок. Another objective of the present invention is to provide a miniature external anti-pulsation device having new gas distribution means and reduced tube connections.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства внешней противопульсации, имеющего средства для управления кровяным давлением и насыщением кислорода в крови пациента при контроле осложнений, возникающих от лечения. Another objective of the present invention is to provide an external pulsation device having means for controlling blood pressure and oxygen saturation in a patient’s blood while controlling complications arising from treatment.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании отрицательного высасывания для сдувания баллонов для эффективного быстрого выхлопа всего сжатого газа, понижения систолического давления и уменьшения шумового уровня соленоидных клапанов. Another objective of the present invention is to create a negative exhaustion to deflate the cylinders for efficient rapid exhaust of all compressed gas, lower systolic pressure and reduce the noise level of the solenoid valves.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание полужесткой или жесткой манжеты баллона, которая может быть либо отформована по форме окружаемой конечности либо она может использовать вставки из подходящих несжимаемых материалов для заполнения мертвой области между манжетой баллона и окружаемой конечностью для эффективного уменьшения объема сжатого газа и потерь мощности, а также времени, необходимого для увеличения внешнего давления до требуемого уровня при сжатии находящейся под манжетой сосудистой системы. Another objective of the present invention is the creation of a semi-rigid or rigid cuff of the cylinder, which can either be molded to the shape of the surrounding limb or it can use inserts of suitable incompressible materials to fill the dead region between the cuff of the balloon and the surrounding limb to effectively reduce the volume of compressed gas and power losses , as well as the time required to increase the external pressure to the required level during compression of the vascular system under the cuff.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании более эффективного компрессора для использования при внешней противопульсации с обеспечением правильного объема газа при соответствующем давлении, который имеет уменьшенные размеры, уровень шумов и потребление электрической мощности. Another objective of the present invention is to provide a more efficient compressor for use with external anti-pulsation, ensuring the correct gas volume at the appropriate pressure, which has reduced dimensions, noise level and electric power consumption.
Поставленные задачи решаются тем, что в устройстве внешних противопульсаций для пациента, содержащем источник сжатого газа, газовый резервуар, соединенный с источником сжатого газа, газораспределительное устройство, соединенное с газовым резервуаром, баллонное устройство, выполненное с возможностью охвата нижних конечностей пациента и соединенное с газораспределительным устройством, контрольное устройство для управления газораспределительным устройством, согласно изобретению контрольное устройство содержит первые электроды для подачи стабилизированного тока к телу, вторые электроды для обнаружения импедансной волны, связанной с потоком крови пациента, предназначенные для установления момента закрытия клапанов аорты, и выполнено с возможностью управления баллонным устройством в соответствии с закрытием клапанов аорты. The tasks are solved in that in the device of external pulsations for the patient, containing a source of compressed gas, a gas reservoir connected to a source of compressed gas, a gas distribution device connected to a gas reservoir, a balloon device configured to cover the lower extremities of the patient and connected to a gas distribution device , a control device for controlling a gas distribution device according to the invention, the control device comprises first electrodes for supplying a stabilized current to the body, second electrodes for detecting the impedance wave associated with the patient’s blood flow, designed to determine when the aortic valves close, and is configured to control the balloon device in accordance with the closing of the aortic valves.
В устройстве согласно изобретению газораспределительное устройство может содержать цилиндр с поршнем, соединенный с баллонным устройством с возможностью его надувания и сдувания при движении поршня в цилиндре. In the device according to the invention, the gas distribution device may include a cylinder with a piston connected to the balloon device with the possibility of inflation and deflation when the piston moves in the cylinder.
Устройство согласно изобретению может включать в себя устройство для измерения артефакта импеданса, связанного с движением пациента во время противопульсации, и для удаления артефакта движения из импедансной волны. The device according to the invention may include a device for measuring the impedance artifact associated with the movement of the patient during the pulsation, and to remove the motion artifact from the impedance wave.
Устройство согласно изобретению может содержать детектор кровяного давления для наблюдения за кровяным давлением пациента в ходе противопульсации, причем контрольное устройство может быть соединено с детектором кровяного давления для выполнения управления противопульсациями. The device according to the invention may include a blood pressure detector for monitoring the patient’s blood pressure during the anti-pulsation, the control device may be connected to a blood pressure detector for controlling the anti-pulsation.
Устройство согласно изобретению может содержать детектор кислорода в крови для наблюдения за насыщением крови пациента кислородом в ходе противопульсации, причем контрольное устройство может быть соединено с детектором кислорода в крови с возможностью вычисления насыщения крови кислородом. The device according to the invention may include a blood oxygen detector for monitoring a patient’s oxygen saturation during an anti-pulsation, the control device may be connected to a blood oxygen detector to calculate blood oxygen saturation.
В устройстве согласно изобретению источник сжатого газа может содержать компрессор спирального типа. In a device according to the invention, the compressed gas source may comprise a scroll type compressor.
Устройство согласно изобретению может содержать устройство для охлаждения сжатого газа. The device according to the invention may include a device for cooling the compressed gas.
В устройстве согласно изобретению баллонное устройство может содержать, по меньшей мере, один внутренний баллон и, по меньшей мере, одну наружную манжету баллона, причем манжета повторяет контур нижних конечностей тела пациента, а баллон соединен с газораспределительным устройством. In the device according to the invention, the balloon device may contain at least one inner balloon and at least one outer cuff of the balloon, the cuff repeating the contour of the lower limbs of the patient’s body, and the balloon is connected to a gas distribution device.
Устройство согласно изобретению может содержать вставку, помещаемую в манжете баллона и предназначенную для уменьшения до минимума воздушного зазора между манжетой баллона и нижними конечностями пациента. The device according to the invention may include an insert placed in the cuff of the balloon and designed to minimize the air gap between the cuff of the balloon and the lower limbs of the patient.
В устройстве согласно изобретению корпус баллона может быть изготовлен из термически изменяемого материала с возможностью приобретения жесткости и исключения расширения при нагревании. In the device according to the invention, the container body can be made of thermally variable material with the possibility of acquiring rigidity and preventing expansion when heated.
В устройстве согласно изобретению баллонное устройство может быть изготовлено из материала, первоначально повторяющего контур нижних конечностей пациента, а затем отвердевающего перед использованием до практически нерасширяющегося состояния. In the device according to the invention, the balloon device can be made of a material that initially repeats the contour of the lower extremities of the patient, and then hardens before use to a practically non-expandable state.
В устройстве согласно изобретению баллонное устройство может быть изготовлено из материала, который практически не расширяется при надувании баллона. In the device according to the invention, the balloon device can be made of a material that practically does not expand when the balloon is inflated.
В устройстве согласно изобретению газовый резервуар может содержать, по меньшей мере, один резервуар положительного давления для надувания баллонного устройства и, по меньшей мере, один резервуар отрицательного давления для сдувания баллонного устройства. In the device according to the invention, the gas reservoir may comprise at least one positive pressure reservoir for inflating the balloon device and at least one negative pressure reservoir for deflating the balloon device.
Устройство согласно изобретению может содержать устройство для ускорения выпуска газа из баллонного устройства в течение заключительного этапа сдувания для обеспечения практически полного удаления газа из баллонного устройства. The device according to the invention may include a device for accelerating the release of gas from the balloon device during the final stage of deflation to ensure almost complete removal of gas from the balloon device.
В устройстве согласно изобретению газораспределительное устройство может содержать цилиндр с поршнем, соединенный с баллонным устройством с возможностью его надувания и сдувания при движении поршня в цилиндре. In the device according to the invention, the gas distribution device may include a cylinder with a piston connected to the balloon device with the possibility of inflation and deflation when the piston moves in the cylinder.
Поставленные задачи решаются также тем, что в устройство внешних противопульсаций для пациента, содержащее источник сжатого газа, газовый резервуар, соединенный с источником сжатого газа, газораспределительное устройство, соединенное с газовым резервуаром, баллонное устройство, выполненное с возможностью охвата нижних конечностей пациента и соединения с газораспределительным устройством, контрольное устройство для управления газораспределительным устройством для осуществления раздувания и сдувания баллонного устройства, согласно изобретению введены детектор уровня кислорода в крови, детектор кровяного давления и компьютер для формирования сигнала прекращения противопульсаций при превышении кровяного давления заданной величины и снижении уровня кислорода в крови ниже заданного значения. The tasks are also solved by the fact that in the device of external pulsations for the patient, containing a source of compressed gas, a gas reservoir connected to a source of compressed gas, a gas distribution device connected to a gas reservoir, a balloon device configured to cover the lower limbs of the patient and connected to a gas distribution device, a control device for controlling a gas distribution device for inflating and deflating a balloon device, as agreed The invention introduced a blood oxygen level detector, a blood pressure detector and a computer for generating a signal to stop counterpulsations when the blood pressure exceeds a predetermined value and the blood oxygen level drops below a predetermined value.
В устройстве согласно изобретению контрольное устройство может содержать первые электроды для подачи стабилизированного тока к телу, вторые электроды для обнаружения импедансной волны, связанной с потоком крови пациента, предназначенные для установления момента закрытия клапанов аорты, причем контрольное устройство может быть выполнено с возможностью определения надувания баллонного устройства и с возможностью управления баллонным устройством синхронно с закрытием клапанов аорты. In the device according to the invention, the control device may include first electrodes for supplying a stabilized current to the body, second electrodes for detecting the impedance wave associated with the patient’s blood flow, designed to determine when the aortic valves are closed, and the control device can be configured to determine balloon inflation and with the ability to control the balloon device synchronously with the closure of the aortic valves.
Устройство согласно изобретению может включать в себя устройство для измерения артефакта импеданса, связанного с движением пациента во время противопульсаций, и для удаления артефакта движения из импедансной волны. The device according to the invention may include a device for measuring the impedance artifact associated with the movement of the patient during pulsation, and to remove the artifact of movement from the impedance wave.
В устройстве согласно изобретению источник сжатого газа может содержать компрессор спирального типа. In a device according to the invention, the compressed gas source may comprise a scroll type compressor.
Устройство согласно изобретению может содержать устройство для охлаждения сжатого газа. The device according to the invention may include a device for cooling the compressed gas.
В устройстве согласно изобретению баллонное устройство может содержать, по меньшей мере, один внутренний баллон и, по меньшей мере, одну наружную манжету баллона, причем манжета повторяет контур нижних конечностей тела пациента, а баллон соединен с газораспределительным устройством. In the device according to the invention, the balloon device may contain at least one inner balloon and at least one outer cuff of the balloon, the cuff repeating the contour of the lower limbs of the patient’s body, and the balloon is connected to a gas distribution device.
Устройство согласно изобретению может содержать вставку, помещаемую в манжете баллона и предназначенную для уменьшения до минимума воздушного зазора между манжетой баллона и нижними конечностями пациента. The device according to the invention may include an insert placed in the cuff of the balloon and designed to minimize the air gap between the cuff of the balloon and the lower limbs of the patient.
В устройстве согласно изобретению корпус баллона может быть изготовлен из термически изменяемого материала с возможностью приобретения жесткости и исключения расширения при нагревании. In the device according to the invention, the container body can be made of thermally variable material with the possibility of acquiring rigidity and preventing expansion when heated.
В устройстве согласно изобретению баллонное устройство может быть изготовлено из материала, первоначально повторяющего контур нижних конечностей пациента, а затем отвердевающего перед использованием до практически нерасширяющегося состояния. In the device according to the invention, the balloon device can be made of a material that initially repeats the contour of the lower extremities of the patient, and then hardens before use to a practically non-expandable state.
В устройстве согласно изобретению баллонное устройство может быть изготовлено из материала, который практически не расширяется при надувании баллона. In the device according to the invention, the balloon device can be made of a material that practically does not expand when the balloon is inflated.
В устройстве согласно изобретению газовый резервуар может содержать, по меньшей мере, один резервуар положительного давления для надувания баллонного устройства и, по меньшей мере, один резервуар отрицательного давления для сдувания баллонного устройства. In the device according to the invention, the gas reservoir may comprise at least one positive pressure reservoir for inflating the balloon device and at least one negative pressure reservoir for deflating the balloon device.
Устройство согласно изобретению может содержать устройство для ускорения выпуска газа из баллонного устройства в течение заключительного этапа сдувания для обеспечения практически полного удаления газа из баллонного устройства. The device according to the invention may include a device for accelerating the release of gas from the balloon device during the final stage of deflation to ensure almost complete removal of gas from the balloon device.
В устройстве согласно изобретению газораспределительное устройство может содержать цилиндр с поршнем, соединенный с баллонным устройством с возможностью его надувания и сдувания при движении поршня в цилиндре. In the device according to the invention, the gas distribution device may include a cylinder with a piston connected to the balloon device with the possibility of inflation and deflation when the piston moves in the cylinder.
Преимущества настоящего изобретения заключаются в пониженном расходе газа и эффективной противопульсации, тем самым снижается износ газового компрессора. Кроме того, снижены дискомфорт или болевые ощущения для пациента и также уменьшена нагрузка на другие окружающие условия, тогда как может быть повышена портативность устройства противопульсации. Другое значительное преимущество настоящего изобретения заключается в неинвазивном определении максимального артериального давления и насыщения кислородом крови пациента, тем самым безопасность пациента гарантируется в процессе лечения противопульсацией. И, что более важно, новые средства управления и способы, предложенные настоящим изобретением, обеспечивают получение более точных и надежных времен надувания и сдувания устройства противопульсации и повышают безопасные уровни лечения противопульсацией. The advantages of the present invention are reduced gas consumption and effective anti-pulsation, thereby reducing wear of the gas compressor. In addition, discomfort or pain for the patient is reduced and the load on other environmental conditions is also reduced, while portability of the anti-pulsation device can be increased. Another significant advantage of the present invention is the non-invasive determination of the maximum blood pressure and oxygen saturation of the patient’s blood, thereby ensuring the patient’s safety during the treatment with anti-pulsation. And, more importantly, the new controls and methods proposed by the present invention provide more accurate and reliable times for inflation and deflation of the anti-pulsation device and increase safe levels of anti-pulsation treatment.
Упомянутые выше и другие преимущества настоящего изобретения будут ниже более понятны со ссылками на сопровождающие чертежи и описание предпочтительных примеров его осуществления. The above and other advantages of the present invention will be better understood below with reference to the accompanying drawings and the description of preferred examples of its implementation.
Фиг.1 представляет блок-схему первого предпочтительного примера устройства внешней противопульсации в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 представляет блок-схему второго предпочтительного примера осуществления устройства внешней противопульсации в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 3 представляет блок-схему третьего предпочтительного примера осуществления устройства внешней противопульсации в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 4A и 4B представляют более детальные диаграммы средств управления в устройстве внешней противопульсации согласно настоящему изобретению; фиг. 4C представляет подробную блок-схему средств управления кровяным давлением и кислородом крови, иллюстрированных на фиг. 4B; фиг. 4D представляет схематическую диаграмму, показывающую соотношения между изменениями давления манжеты, пульсовой волны пальца и открытием и закрытием аортического клапана; фиг. 5A и 5B представляют частичные схематические диаграммы части источника газа в устройстве внешней противопульсации согласно настоящему изобретению, иллюстрирующие газовые трубки, соединенные с полупроводниковым охлаждающим устройством и с охлаждающим испарителем с воздушным кондиционером соответственно; фиг. 6 представляет схематическую диаграмму баллонного узла, использованного в устройстве внешней противопульсации в соответствии с настоящим изобретением, иллюстрирующую улучшенную структуру корпуса манжеты баллона; и фиг. 7 показывает диаграмму способа управления устройством внешней противопульсации в соответствии с настоящим изобретением. Figure 1 is a block diagram of a first preferred example of an external anti-pulsation device in accordance with the present invention; FIG. 2 is a block diagram of a second preferred embodiment of an external anti-surge device in accordance with the present invention; FIG. 3 is a block diagram of a third preferred embodiment of an external anti-surge device in accordance with the present invention; FIG. 4A and 4B are more detailed diagrams of controls in an external anti-surge device according to the present invention; FIG. 4C is a detailed block diagram of blood pressure and blood oxygen controls illustrated in FIG. 4B; FIG. 4D is a schematic diagram showing the relationship between changes in cuff pressure, pulse wave of a finger and opening and closing of an aortic valve; FIG. 5A and 5B are partial schematic diagrams of a portion of a gas source in an external anti-ripple device according to the present invention, illustrating gas tubes connected to a semiconductor cooling device and to a cooling evaporator with air conditioning, respectively; FIG. 6 is a schematic diagram of a balloon assembly used in an external anti-pulsation device in accordance with the present invention, illustrating an improved structure of a balloon cuff body; and FIG. 7 shows a diagram of a method for controlling an external anti-pulsation device in accordance with the present invention.
Подробное описание настоящего изобретения следует ниже со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные элементы показаны одинаковыми цифровыми обозначениями. A detailed description of the present invention follows with reference to the accompanying drawings, in which like elements are shown with the same reference numerals.
Фиг. 1 представляет сблок-схему первого предпочтительного примера устройства внешней противопульсации в соответствии с настоящим изобретением, где контрольное устройство 10 контролирует источник 20 сжатого газа и устанавливает соленоидные клапаны 24 газораспределительного устройства. Источник сжатого газа может быть компрессором поворотного лопастного типа, поршневого типа, диафрагменного или воздуходувного типа. Однако предпочтительным примером является компрессор спирального типа, описанный в патенте КНР CN1030814A, который в основном состоит из двух спиральных резервуаров с очень узким зазором между ними; один резервуар способен вращаться с очень высокой скоростью (3000 об/мин), тогда как другой остается стационарным. Захватывание спиральных резервуаров сжимает воздух радиально в верхнем направлении к центру и сжатый воздух выходит из центрального вала. Компрессор спирального типа более эффективен при работе, более спокоен и меньше по размерам, чем другие типы компрессоров, и поэтому подходит для устройства внешней противопульсации, описанного здесь. При работе компрессор 20 обеспечивает сжатый газ, который поступает в газовый резервуар 22 положительного давления через охлаждающие средства 21. Газовый резервуар 22 снабжен клапаном 23 ограничения давления, который поддерживает постоянным внутреннее давление в газовом резервуаре 22. Открытие и закрытие соленоидных клапанов 24 контролируется сигналами привода надувания и сдувания, сформированными контрольным устройством в соответствии с графиком кровяного потока сердечного импеданса человеческого тела. Соленоидные клапаны включают в себя несколько двухпозиционных трехходовых соленоидных клапанов, соответствующих количеству баллонов 25. Когда клапан находится в первом из двух положений, он сдувает свой баллон под контролем контрольного устройства. FIG. 1 is a block diagram of a first preferred example of an external anti-pulsation device in accordance with the present invention, where a
Фиг. 2 иллюстрирует второй предпочтительный пример исполнения устройства внешней противопульсации в соответствии с настоящим изобретением. В этом предпочтительном примере управляющий сигнал вначале формируется контрольным устройством 10, затем компрессор 20 действует для сжатия газа в резервуаре 22 положительного давления после его охлаждения средствами 21. Клапан 23 ограничения давления установлен на резервуаре положительного давления для поддержания постоянным его внутреннего давления. Резервуар 26 отрицательного давления, связанный с входным патрубком компрессора 20, обеспечивает отрицательное давление. Контрольное устройство 10 контролирует открытие и закрытие соленоидных клапанов 24 при формировании сигналов привода надувания и сдувания в соответствии с результатами детектирования. Вновь, когда соленоидные клапаны 24 находятся в первом положении, они надувают баллоны 25, а когда они находятся во втором положении, то сдувают баллоны 25. Газ, поступающий от баллонов, выходит в резервуар 26 отрицательного давления через соленоидные клапаны 24 и затем возвращается в компрессор 20. Поскольку возможны утечки в процессе циркуляции газа, которые могут влиять на величину выхода газа от компрессора, клапан 27 ограничения давления предусмотрен для регулирования отрицательного давления в резервуаре отрицательного давления. Когда отрицательное давление превышает определенное значение, клапан 27 ограничения давления открывается для инжектирования определенного количества газа в газовый резервуар 26. FIG. 2 illustrates a second preferred embodiment of an external anti-pulsation device in accordance with the present invention. In this preferred example, the control signal is first generated by the
Фиг. 3 иллюстрирует третий предпочтительный пример осуществления устройства внешней противопульсации в соответствии с настоящим изобретением; здесь контрольное устройство 10 формирует управляющие сигналы и компрессор 20 действует для обеспечения двух частей сжатого газа, одна часть которого поступает в резервуар 29 положительного давления, а другая - в резервуар 22 положительного давления через охлаждающие средства 21 и дроссельный клапан 28. Клапан 23 ограничения давления действует для регулирования давления внутри резервуара 22. Позиция 30 показывает двухпозиционный пятивходовой соленоидный клапан или два двухпозиционных трехвходовых соленоидных клапана, цифра 31 показывает однонаправленный дроссельный клапан, цифра 35 показывает цилиндрические средства распределения газа или цилиндр, 37 - перегородка и 36 - поршень. Когда сигнал привода надувания сформирован контрольным устройством, соленоидный клапан 30 открывается в первое из двух положений и поток газа вводится в часть 1 цилиндра из резервуара 29 через соленоидный клапан 30 и дроссельный клапан 31 для толкания поршня от первого по направлению к второму концу цилиндра. Область III сформирована поршнем и цилиндром и всегда связана с резервуаром 22, а вентиляционные отверстия для баллонов 25 расположены последовательно в цилиндре, при этом баллоны последовательно надуваются при движении поршня по направлению к второму концу цилиндра. Когда сигнал сдувания сформирован контрольным устройством, соленоидный клапан 30 перемещается во второе положение и газ в резервуаре 29 вводится в часть 11 цилиндра через соленоидный клапан 30 для толкания поршня обратно к первому концу цилиндра. В это время газ в части 1 выходит через соленоидный клапан 30 и газ в баллонах выходит к резервуару 26 отрицательного давления. Для ускорения сдувания соленоидный клапан 34 также открывается в то же время, и газ, выводимый из баллонов, выходит к обоим резервуарам 26 и 33 отрицательного давления. Резервуар 33 отрицательного давления сохраняется при отрицательном давлении при помощи компрессора 32 в его входной части. Выводимый газ также поступает в резервуар 22 при помощи выходной части компрессора 32. FIG. 3 illustrates a third preferred embodiment of an external anti-pulsation device in accordance with the present invention; here, the
В процессе фазы сдувания, если баллон с сжатым газом просто отсасывается в атмосферу, выпуск баллона может быть не полным, при этом остаточный газ оказывает давление на массу ткани, охваченную манжетами баллона, уменьшая область сосуда в теле для приема объема крови, инжектированной сердцем. Это снижает возможность противопульсации для разгрузки систолического кровяного давления и уменьшает сердечную рабочую нагрузку. Дополнение резервуарами 26, 33 отрицательного давления служит для эффективного и быстрого вывода сжатого газа в баллонах при начале систолы, тем самым обеспечивая полное отсутствие давления на нижних конечностях, что позволяет сети сосудов, которая была предварительно сжата и опустошена в течение диастолического периода, оказывать отсасывающее действие для помощи сердцу при инжектировании крови из него и не нагружать систолическое кровяное давление. Дополнение резервуарами 26, 33 отрицательного давления обеспечивает главную работу соленоидных клапанов и предотвращает утечку больших объемов сжатого газа, выпускаемого в атмосферу. Эта замкнутая газовая система уменьшает выделение шумов, сформированных открытием и закрытием соленоидных клапанов и перемещением воздуха. During the deflation phase, if the compressed gas cylinder is simply aspirated into the atmosphere, the cylinder may not release completely, while the residual gas exerts pressure on the mass of tissue covered by the cuffs of the balloon, reducing the area of the vessel in the body to receive the volume of blood injected by the heart. This reduces the possibility of anti-pulsation to relieve systolic blood pressure and reduces cardiac workload. The addition of
Более того, в процессе нормального действия противопульсации всегда существует некоторая утечка сжатого воздуха из баллона в течение периода надувания. Для того чтобы компенсировать утечку воздуха при гарантировании адекватного объема воздуха, поступающего в компрессор 20 для получения воздушного давления в диапазоне от 5 до 15 фунтов на квадратный дюйм, предусмотрены средства компенсации утечек, такие как использование вакуумного ограничительного клапана, вакуумного насоса или компрессора либо некоторой комбинации из них. Примером компенсирующих средств является вакуумный ограничительный клапан 27, связанный с резервуаром 26 отрицательного давления, который установлен на уровне отрицательного давления приблизительно 100 мм рт. ст. Когда резервуар имеет отрицательное давление менее 100 мм рт.ст., вакуумный ограничительный клапан открывается и воздух засасывается в резервуар для обеспечения большего объема воздуха при его подаче в компрессор 20. Moreover, during the normal action of the anti-pulsation, there is always some leakage of compressed air from the cylinder during the inflation period. In order to compensate for air leakage while guaranteeing an adequate volume of air entering the
В известном уровне техники при внешней противопульсации громоздкие, шумные и потребляющие значительную мощность соленоидные клапаны используются нормально закрытыми для уменьшения формирования тепла в их удерживаемом открытом состоянии. Однако эта ситуация могла бы вызвать опасность для пациента в случае повреждения питания, если сжатый газ захвачен в баллонах. In the prior art, with external anti-pulsation, bulky, noisy and consuming significant power solenoid valves are used normally closed to reduce heat generation in their held open state. However, this situation could cause a danger to the patient in the event of a power failure, if the compressed gas is trapped in the cylinders.
Настоящее изобретение обеспечивает цилиндрическую газораспределительную систему 35, как показано на фиг. 3, использующую шприцевую систему при проталкивании поршня в одном направлении для обеспечения последовательного надувания баллонов, причем баллоны 25 (не показано), самые близкие от сердца, надуваются первыми. Отверстия баллонов расположены по обеим сторонам цилиндра и они связаны с левыми и правыми конечностями, а также с ягодицами. Количество баллонов может быть от 2-х до 8-ми или более на каждой стороне. Это достигается путем соединения баллонов, ближайших от сердца, с частью цилиндра, ближайшей к поршню, когда поршень 36 двигается слева направо, как показано на фиг. 3. Данная газораспределительная система использует сжатый воздух для перемещения поршня назад и вперед вдоль цилиндрических средств, обеспечивая спокойную работу без необходимости слишком большой мощности по сравнению с использованием объемных, шумных и потребляющих мощность соленоидных клапанов надувания и сдувания, тем самым исключая одну из наиболее шумящих частей известного устройства внешней противопульсации и снижая одновременно потребление электрической мощности. Более важно, соленоидный клапан 30 является нормально открытым клапаном для части 11 цилиндра 35, тем самым соединительная часть 11 для резервуара 29 положительного давления в случае повреждения питания перемещает поршень в левую сторону по фиг. 3, экспонирует все баллоны для резервуара отрицательного давления, тем самым сдувая все баллоны и снижая вероятность возникновения отека легких пациента. The present invention provides a cylindrical
Фиг. 4A и 4B представляют детализированные блок-схемы контрольного устройства в устройстве внешней противопульсации согласно настоящему изобретению. При использовании импедансной кардиографии подобные средства управления детектируют поток крови в больших артериях, точное закрытие аортических клапанов и пульсовую волну, сформированную давлением внешней противопульсации в устройстве внешней противопульсации согласно настоящему изобретению, где цифра 1 показывает электроды. Расположение и типы электродов, использованных для иллюстративных целей, не могут рассматриваться как ограничение для подобной конструкции и конфигурации. FIG. 4A and 4B are detailed block diagrams of a control device in an external anti-surge device according to the present invention. When using impedance cardiography, such controls detect blood flow in the large arteries, accurate closure of the aortic valves, and the pulse wave generated by the external counterpulsation pressure in the external counterpulsation device according to the present invention, where the number 1 shows the electrodes. The arrangement and types of electrodes used for illustrative purposes cannot be construed as limiting for such a design and configuration.
Детектирующий электрод 1 состоит из пяти точечных электродов, расположенных в положениях, показанных на фиг. 4A, то есть: электрод A расположен у основания левого уха или шеи, электрод расположен в мечевидной области груди, электрод B расположен на верхнем крае левой грудины ниже ключицы и электрод C расположен на верхнем крае левой грудины между четвертым и пятым ребрами. Электроды A и D оба являются импедансными токовыми электродами, высокочастотный ток поступает к телу от этих двух электродов. Электроды B и C оба представляют электроды детектора для измерения импедансной волны потока крови, которые могут быть выделены из потока крови в больших артериях в области грудной клетки. Эталонный электрод E расположен в левой передней части 10-го ребра, а сигнал, полученный между электродами C и E, будет использован в качестве эталонного сигнала для измерения перемещения тела, особенно искусственного движения, обусловленного приложением внешнего давления противопульсации. Положение эталонного электрода E не является существенным, однако должно быть отдалено от грудной области. The detection electrode 1 consists of five point electrodes located in the positions shown in FIG. 4A, that is: electrode A is located at the base of the left ear or neck, the electrode is located in the xiphoid region of the chest, electrode B is located on the upper edge of the left sternum below the clavicle, and electrode C is located on the upper edge of the left sternum between the fourth and fifth ribs. Electrodes A and D are both impedance current electrodes; high-frequency current flows to the body from these two electrodes. The electrodes B and C both represent detector electrodes for measuring the impedance wave of the blood stream, which can be extracted from the blood stream in large arteries in the chest area. The reference electrode E is located in the left front of the 10th rib, and the signal received between the electrodes C and E will be used as a reference signal to measure body movement, especially artificial movement, due to the application of an external anti-pulsation pressure. The position of the reference electrode E is not significant, but should be distant from the chest area.
Перед началом лечения внешней противопульсацией высокочастотный постоянный ток прикладывается к электродам A и D и импедансные сигналы потока крови, связанные с потоком крови в больших артериях в грудной области, будут воспроизводиться электродами B и C детектора; эти импедансные сигналы потока крови также содержат спад в форме волны, показывающий закрытие аортических клапанов. Before starting treatment with external pulsation, a high-frequency direct current is applied to the electrodes A and D and the impedance signals of the blood flow associated with the blood flow in the large arteries in the chest region will be reproduced by the electrodes B and C of the detector; these impedance signals of the blood flow also contain a waveform drop indicating the closure of aortic valves.
Из-за положения эталонных электродов пары C и E импедансные сигналы потока крови, детектированные между этими электродами, будут значительно слабее, чем сигналы, детектированные при помощи электродов B и C. При инициации внешней противопульсации будет возникать два дополнительных сигнала, детектированных обоими парами электродов B, С и эталонными электродами С и E, эти сигналы представляют импедансные сигналы реакционного потока крови, обусловленные давлением противопульсации, и артефакт движения, обусловленный тем же. Сигналы от артефакта движения будут представлять его на обоих парах электродов при приблизительно равных амплитудах, тогда как сигналы от противопульсации будут больше на эталонных электродах, чем на электродах детектора, вследствие положения эталонных электродов ближе к области гемодинамических эффектов противопульсации. Соответственно вычитание эталонных импедансных сигналов из импедансных сигналов детектора будет обеспечивать почти чистые импедансные сигналы потока крови, содержащие время закрытия аортических клапанов, а также реакционный поток от противопульсации. Этот тип обработки сигналов известен как самоадаптивная фильтрующая обработка. Путем регулирования начала надувания баллонов сигналы реакционного потока крови могут быть заранее или повторно обработаны для совпадения с закрытием аортических клапанов, тем самым обеспечивая оптимальную синхронизацию противопульсации. Кроме того, регулирование оптимальной синхронизации также может быть выполнено при помощи компьютера. Due to the position of the reference electrodes of pairs C and E, the impedance signals of the blood flow detected between these electrodes will be much weaker than the signals detected by electrodes B and C. When external pulsation is initiated, two additional signals will be detected by both pairs of electrodes B , C and the reference electrodes C and E, these signals represent the impedance signals of the reaction blood flow due to pressure pulsation, and the artifact of movement due to the same. The signals from the motion artifact will represent it on both pairs of electrodes at approximately equal amplitudes, while the signals from the counterpulsation will be larger on the reference electrodes than on the detector electrodes, due to the position of the reference electrodes closer to the region of hemodynamic effects of the counterpulsation. Accordingly, the subtraction of the reference impedance signals from the impedance signals of the detector will provide almost pure impedance signals of the blood flow containing the closing time of the aortic valves, as well as the reaction flow from anti-pulsation. This type of signal processing is known as self-adaptive filtering processing. By controlling the onset of balloon inflation, the signals of the reaction blood flow can be pre-processed or reprocessed to match the closure of the aortic valves, thereby ensuring optimal synchronization of the pulsation. In addition, the regulation of optimal synchronization can also be performed using a computer.
Источник 2 высокочастотного постоянного по амплитуде тока содержит транзисторный генератор, усилитель с ограничением амплитуды, полосовой фильтр и преобразователь напряжение-ток для получения тока со стабильной высокой частотой и стабильной амплитудой, который приложен к телу при помощи электрода A для измерения импеданса. A high-frequency constant-amplitude
Схема 3 усилитель-фильтр для электрокардиографического сигнала содержит дифференциальный усилитель-фильтр низких частот и полосовой фильтр-усилитель, которые усиливают и фильтруют электрокардиографические сигналы тела, полученные от электродов B и C. The amplifier-
Схема 4 усилитель импедансного сигнала сердца-фильтр и схема 5 усилитель эталонного импедансного сигнала-фильтр для адаптивной обработки содержат полосовой фильтр-усилитель, детектор, фильтр низких частот и дифференциальную схему, при этом схемы усилитель сигнала-фильтр усиливают и фильтруют импедансные сердечные сигналы потока крови, полученные от электродов B и C, и адаптивно обработанные импедансные эталонные сигналы, полученные от электродов C и E. The
Система ЭВМ содержит персональную микро-ЭВМ 7 и аналого-цифровой преобразователь 6. АЦП преобразует электрокардиографические сигналы, сердечные импедансные сигналы потока крови и импедансные эталонные сигналы в цифровые сигналы и вводит их в компьютер. ЭВМ отображает форму сигналов, детектирует QRS волну электрокардиограммы, показывает верхний и нижний пределы скорости пульса, выполняет адаптивную обработку импедансных сигналов потока крови, измеряет характеристические точки формы сигналов, такие как закрытие аортических клапанов и конечные диастолическую и систолическую амплитуды, а также управляет временем надувания и сдувания устройства внешней противопульсации через схему 8 привода. The computer system contains a
Фиг. 4B представляет также детальную блок-схему контрольного устройства в устройстве внешней противопульсации согласно настоящему изобретению, где к базовой системе, показанной на фиг. 4A, добавлен детектор 9 кровяного давления и насыщения крови кислородом. FIG. 4B is also a detailed block diagram of a control device in an external anti-surge device according to the present invention, where to the base system shown in FIG. 4A, a blood pressure and
Фиг. 4C представляет схематическое блочное изображение детектора 9 кровяного давления и насыщения крови кислородом, показанного на фиг. 4В. FIG. 4C is a schematic block diagram of a blood pressure and
Фиг. 4D показывает схематическую диаграмму, показывающую соотношения между изменением давления манжеты, пульсовой волной пальца и открытием и закрытием аортического клапана. FIG. 4D shows a schematic diagram showing the relationship between the change in cuff pressure, the pulse wave of a finger and the opening and closing of the aortic valve.
Обращаясь к фиг. 4C, цифрой 22 обозначен резервуар устройства противопульсации, который надувает манжету 13 через трубку, дроссельный клапан 14 и проход в соленоидном клапане 15. Соленоидный клапан представляет двухпозиционный трехходовой клапан, управляемый компьютером 7. Другой проход соленоидного клапана представляет спускающий проход для манжеты, при этом скорость выпуска воздуха, контролируется дроссельным клапаном 14. В начале измерения давления крови проход надувания в соленоидном клапане 15 открыт, сжатый газ в резервуаре 22 надувает манжету 13 через дроссельный клапан 14 до заранее заданного значения давления, при котором артерия блокирована. При блокировании артерий импульсный преобразователь 16 пальца не может детектировать пульсовую волну. Проход надувания соленоидного клапана 15 закрывается и открывается проход сдувания, газ в манжете медленно выпускается через соленоидный клапан 15 и дроссельный клапан 14, а давление внутри манжеты медленно падает, как показано кривой "а" на фиг.40. Когда давление в манжете равно или немного меньше максимального артериального давления, как показано кривой "b" на фиг. 4D, (систолическое давление перед противопульсацией и диастолическое давление противопульсации в процессе противопульсации), блокированные кровеносные сосуды мгновенно открываются. В этот момент времени преобразователь 16 пульса пальца будет детектировать быстро изменяющуюся пульсовую волну, как показано кривой "c" на фиг. 4D. Это показывает наступление максимального давления артерий. Давление, детектированное преобразователем 12 давления в этот момент времени, представляет максимальное артериальное давление. Обращаясь к фиг. 4C, цифра 11 показывает усилительную обрабатывающую схему для сигнала давления и цифра 17 - усилительную обрабатывающую схему для пульсового сигнала. Усиленные сигналы давления и пульса собираются и обрабатываются при помощи компьютера 7 для выполнения соответствующего управления противопульсацией и вычисления насыщения кислородом крови. Turning to FIG. 4C, numeral 22 denotes a reservoir of the anti-pulsation device that inflates the
Физическим законом является то, что, когда воздух сжимается, будет выделяться тепло. При внешней противопульсации приблизительно 25 кубических фунтов воздуха сжимается до давления от 5 до 15 фунтов на квадратный дюйм, образуя газ с температурой, достигающей 90-100oC в зависимости от окружающей среды и эффективности компрессионных средств. Когда сжатый газ с такой высокой температурой передается к баллонам, которые находятся в тесном контакте с кожей пациента, это будет приводить к истиранию или обжиганию кожи, либо, по меньшей мере, к некомфортному ощущению для пациента. Следовательно, для настоящего изобретения существенно предусмотреть средства охлаждения сжатого воздуха. В общем случае любые средства охлаждения могут быть использованы в настоящем изобретении, включая вывод в атмосферу длинной части или катушки металлической трубки, связанной с компрессионными средствами и резервуаром положительного давления, использование вентилятора для принудительного обдува воздухом катушки из металлической трубки, несущей нагретый газ, водяное охлаждение, например, аналогичное использованному в радиаторе автомобиля, проход охлаждающей воды, воздушный кондиционер.The physical law is that when air is compressed, heat will be released. With external anti-pulsation, approximately 25 cubic pounds of air is compressed to a pressure of 5 to 15 pounds per square inch, forming a gas with a temperature reaching 90-100 o C depending on the environment and the effectiveness of the compression means. When compressed gas with such a high temperature is transferred to cylinders that are in close contact with the patient’s skin, this will result in abrasion or burning of the skin, or at least an uncomfortable sensation for the patient. Therefore, it is essential for the present invention to provide means for cooling compressed air. In general, any means of cooling can be used in the present invention, including the withdrawal into the atmosphere of a long part or coil of a metal tube associated with compression means and a positive pressure reservoir, the use of a fan to force air to blow a coil from a metal tube carrying a heated gas, water cooling for example, similar to that used in a car radiator, cooling water passage, air conditioning.
Фиг. 5A и 5B представляют частичные схематические диаграммы части источника газа в устройстве внешней противопульсации согласно настоящему изобретению, иллюстрирующие газовые трубки, соединенные с полупроводниковым охлаждающим устройством и с охлаждающим испарителем с воздушным кондиционером соответственно. Цифры 21 и 21 показывают полупроводниковое охлаждающее устройство и охлаждающий испаритель с воздушным кондиционером соответственно, цифра 39 показывает передающую трубку, цифра 38 показывает радиаторные пластины и цифра 40 показывает тепловые изоляционные материалы. FIG. 5A and 5B are partial schematic diagrams of a portion of a gas source in an external anti-ripple apparatus according to the present invention, illustrating gas tubes connected to a semiconductor cooling device and to a cooling evaporator with air conditioning, respectively.
Известное устройство внешней противопульсации использует материалы, такие как винил, кожу, ткань или брезент для изготовления манжет баллона. Эти манжеты плотно обматывались вокруг нижних конечностей с баллонами, вставленными между манжетами и телом. Когда сжатый газ вдувается в баллоны, манжета будет также расширяться во внешнюю сторону благодаря эластичности и растяжимости ее материала, вызывая значительные потери энергии, поскольку большая доля сжатого воздуха служит для деформации манжеты. Более существенно, что при использовании сжатого воздуха для расширения манжет во внешнюю сторону давление внутри баллонов не будет быстро устанавливаться, уменьшая скорость сжатия массы ткани и лежащей внизу сосудистой системы, вызывая более медленную пульсовую волну внешней противопульсации, двигающуюся до аорты. Это уменьшает эффективность противопульсации при увеличении перфузионного давления для коронарных артерий и, следовательно, развивает побочные циркуляции (т. е. набор новых сосудов, сформированных в миокарде (сердце), обходящих блокировки в коронарных артериях). Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает использование жестких или полужестких материалов с малой или при отсутствии эластичности, так что введение сжатого воздуха в баллоны не будет вызывать деформации или расширения манжет, в результате чего требуется меньше сжатого воздуха и снижаются потери энергии. Более того, использование жестких или полужестких материалов при изготовлении манжет будет приводить к быстрому наполнению баллонов, ускоряет сжатие окруженной массы ткани и, следовательно, приводит к более резкой ведущей пульсовой волне противопульсации, проходящей в обратном направлении от аорты к сердцу. A known external pulsation device uses materials such as vinyl, leather, fabric or tarpaulin to make balloon cuffs. These cuffs were tightly wrapped around the lower limbs with balloons inserted between the cuffs and the body. When compressed gas is blown into the cylinders, the cuff will also expand to the outside due to the elasticity and extensibility of its material, causing significant energy losses, since a large proportion of compressed air serves to deform the cuff. More significantly, when using compressed air to expand the cuffs to the outside, the pressure inside the cylinders will not be quickly established, reducing the compression rate of the tissue mass and the underlying vascular system, causing a slower pulse wave of external counterpulsation, moving up to the aorta. This reduces the effectiveness of anti-pulsation with increasing perfusion pressure for the coronary arteries and, therefore, develops side circulations (i.e., a set of new vessels formed in the myocardium (heart) that bypass the blockages in the coronary arteries). Therefore, the present invention provides the use of rigid or semi-rigid materials with little or no elasticity, so that the introduction of compressed air into the cylinders will not cause deformation or expansion of the cuffs, as a result of which less compressed air is required and energy losses are reduced. Moreover, the use of rigid or semi-rigid materials in the manufacture of cuffs will lead to the rapid filling of the cylinders, accelerates the compression of the surrounding tissue mass and, therefore, leads to a sharper leading pulse wave of counterpulsation, passing in the opposite direction from the aorta to the heart.
Фиг. 6 представляет схематическую диаграмму баллонного узла 41 в устройстве внешней противопульсации согласно настоящему изобретению. Корпус 44 манжеты баллона, окружающий баллон 25 (не показан), изготовлен из материалов с достаточными жесткостью и твердостью, например, из пластмассы (например, полиакрилата), алюминия или других металлических пластин в отличие от искусственной кожи или брезента, тем самым раздувание и расширение корпуса манжеты баллона может быть значительно снижено. Трубчатые корпуса манжеты баллона могут быть изготовлены для соответствия с верхними конечностями, нижними конечностями, а другие корпуса манжеты баллона изготовлены для соответствия с ягодицами, в результате чего корпус манжеты баллона плотно окружает тело без зазоров и предотвращается соскальзывание. Для удовлетворения требований различных форм тела могут быть обеспечены различные размеры корпуса манжеты баллона. Корпус 44 манжеты может быть предварительно изготовлен или предварительно сформирован из термически изменяемых материалов в любой требуемой форме. Существуют материалы в пластической форме, которые становятся гибкими и могут быть отформованы в различной форме, когда нагреваются до температуры от 50 до 60oC, и они будут становиться жесткими и нерасширяющимися при понижении температуры, в общем до комнатной температуры 20-30oC, причем подобные материалы коммерчески доступны в США, например ортопласт, используемый при ортопедии.FIG. 6 is a schematic diagram of a
В общем случае любая область, которая существует между манжетой и окружаемым телом, за исключением области, занимаемой баллоном, известна как мертвая область. Важное значение имеет уменьшение этой мертвой области, насколько это возможно, так, чтобы меньшее количество энергии в форме сжатого воздуха требовалось для надувания баллонов до требуемого давления наиболее быстрым образом. Это будет снижать размеры и потребление энергии компрессора, уменьшать уровень шумов и, следовательно, уменьшать общие размеры устройства внешней противопульсации. In general, any area that exists between the cuff and the surrounding body, with the exception of the area occupied by the balloon, is known as the dead area. It is important to reduce this dead area as much as possible, so that less energy in the form of compressed air is required to inflate the cylinders to the required pressure in the fastest way. This will reduce the size and energy consumption of the compressor, reduce the noise level and, consequently, reduce the overall dimensions of the external anti-pulsation device.
Для достижения цели более близкой подгонки корпуса и уменьшения мертвой области подушки 43 могут быть помещены между баллонами и манжетами баллона. Подушки могут быть выполнены из неотформованных материалов (например, воды, пудры, тонкого песка и т.п.) либо в виде треугольных подушек, изготовленных из формуемых материалов (например, резины), первые могли бы образовывать несущую давление поверхность, которая подходит к контуру несущей давление области тела, когда на нее воздействует давление; последние могли бы удовлетворять требованиям пациентов с различными формами тела путем простого перемещения подушек в верхнем или нижнем направлениях для устранения необходимости использования манжет баллона различных размеров. Для защиты кожи пациента от раздражения в результате вибраций, произведенных в процессе противопульсаций, края корпуса манжеты баллона должны быть гладкими, это может быть достигнуто путем незначительного разворота краев во внешнюю сторону, а также путем оборачивания краев мягкими материалами (например, тканью, губкой и тому подобное). Корпус манжеты баллона может быть изготовлен из одного куска материала, однако для удобства работы предпочтительно, чтобы он был составлен из отдельных частей, которые соединены вместе при помощи петель 42 с обеспечением свободного открывания и закрывания. To achieve the goal of closer fitting of the body and reducing the dead area, cushions 43 may be placed between the cylinders and the cuffs of the cylinder. Pillows can be made of unformed materials (for example, water, powder, fine sand, etc.) or in the form of triangular pillows made of molded materials (for example rubber), the former could form a pressure-bearing surface that fits the contour pressure-bearing body area when pressure is applied to it; the latter could satisfy the requirements of patients with various body shapes by simply moving the pillows in the upper or lower directions to eliminate the need for balloon cuffs of various sizes. To protect the patient’s skin from irritation due to vibrations produced during the anti-pulsation process, the edges of the body of the balloon cuff should be smooth, this can be achieved by slightly turning the edges to the outside, as well as by wrapping the edges with soft materials (for example, a cloth, sponge, etc. like that). The body of the cuff of the balloon may be made of one piece of material, however, for convenience, it is preferable that it be composed of separate parts that are connected together using hinges 42 to ensure free opening and closing.
Корпус манжеты баллона требуемого размера выбирается и в него вставляются подушки для подгонки к форме тела пациента с обеспечением того, чтобы манжета тесно окружала соответствующую область пациента. Затем прикрепляются фиксирующие ремни 45 и может быть начата противопульсация. The cuff body of the balloon of the desired size is selected and cushions are inserted into it to fit the shape of the patient's body so that the cuff closely surrounds the corresponding area of the patient. The fixing straps 45 are then attached and a pulsation can be started.
Фиг. 7 представляет технологическую схему способа управления устройства внешней противопульсации в соответствии с настоящим изобретением, который содержит следующие этапы: а) получение импедансного кардиографика и электрокардиографических сигналов, имеющих чистую и стабильную форму волны в состоянии противопульсации за счет использования электродов 1 детектора, источника 2 высокочастотного тока постоянной амплитуды и усилителей-фильтров 3, 4 и 5 электрокардиографических и импедансных сигналов, которые собираются и отображаются системой 7 ЭВМ (101); b) детектирование системой ЭВМ волны QRS электрокардиографического сигнала (102), выполнение адаптивной обработки импедансного сигнала потока крови (103), получение начальной точки волны потока крови при противопульсации путем детектирования импедансного кардиографика после самоадаптивной фильтрации (104) и вычисление данных для управления надуванием и сдуванием по времени для устройства противопульсации на основании интервала R волны электрокардиографического сигнала и начальной точки волны противопульсирующего потока крови (105); с) получение объективного показателя, отражающего целебный эффект противопульсации, путем детектирования пиковой амплитуды формы сигнала и длительности сердечной систологической волны, а также противопульсирующей волны в импедансном кардиографике (106); и d) управление надуванием и сдуванием устройства внешней противопульсации при помощи компьютера (107). Для целей безопасности пациента в процессе противопульсации способ управления в соответствии с настоящим изобретением в дальнейшем содержит следующие этапы: е) детектирование состояния давления крови пациента при помощи детектора давления крови в процессе противопульсации (108)) f) детектирование насыщения кислородом крови пациента при помощи детектора кислорода крови в процессе противопульсации (109). Если насыщение кислородом крови проходит ниже заранее заданного значения, компьютер будет указывать устройству для остановки противопульсации. FIG. 7 is a flow diagram of a method for controlling an external counterpulsation device in accordance with the present invention, which comprises the following steps: a) obtaining an impedance cardiograph and electrocardiographic signals having a clean and stable waveform in a state of counterpulsation due to the use of electrodes 1 of the detector, high-frequency constant current source 2 amplitudes and filter amplifiers 3, 4 and 5 of electrocardiographic and impedance signals, which are collected and displayed by the system 7 Computers (101); b) the computer system detects the QRS wave of the electrocardiographic signal (102), performs adaptive processing of the impedance signal of the blood flow (103), obtains the starting point of the blood flow wave during counterpulsation by detecting the impedance cardiograph after self-adaptive filtering (104) and calculates data to control inflation and deflation in time for an anti-pulsation device based on the interval R of the wave of the electrocardiographic signal and the starting point of the wave of the pulsating blood flow (105); c) obtaining an objective indicator reflecting the healing effect of anti-pulsation by detecting the peak amplitude of the waveform and the duration of the cardiac systological wave, as well as the anti-pulsating wave in impedance cardiography (106); and d) control of inflation and deflation of an external anti-pulsation device using a computer (107). For the patient’s safety during the anti-pulsation process, the control method in accordance with the present invention further comprises the following steps: e) detecting the patient’s blood pressure state using a blood pressure detector during the anti-pulsation process (108)) f) detecting the patient’s blood oxygen saturation using an oxygen detector blood in the process of counterpulsation (109). If blood oxygen saturation is below a predetermined value, the computer will instruct the device to stop the pulsation.
В общем случае серьезными осложнениями при лечении внешней противопульсацией являются только отек легких и кровотечение в мозг. Отек легких может возникать из-за повреждения левой сосудистой системы (левого желудочка сердца) и обычно может быть определен по быстрому падению насыщения кислородом артериальной крови от нормального значения 95-98% до значения 85-90%. Управление насыщением кислородом является крайне чувствительным параметром для определения переполнения легочных сосудов кровью вследствие повреждения левого желудочка сердца. Насыщение кислородом может контролироваться импульсным оксиметром приемлемой конструкции, обычно используемым в любой рабочей комнате. Использование импульсной оксиметрии в качестве неинвазивного способа выявления осложнений застоя крови в легких (отека), а также повреждения левого желудочка сердца представляют новую концепцию, раскрытую в настоящем изобретении. Более того, кровотечение в мозг обычно возникает из-за высокого артериального кровяного давления (гипертензия). Поскольку эффективная внешняя противопульсация может обуславливать пиковое диастолическое давление до 40-60 мм рт.ст. выше систолического кровяного давления, важно не только измерять кровяное давление пациента перед инициированием внешней противопульсации (в результате чего пациенты с гипертензией могут быть подвергнуты лечению медицинским способом для снижения их кровяного давления перед лечением противопульсацией), но также важно управлять пиковым артериальным кровяным давлением в процессе лечения для гарантирования того, чтобы пиковое кровяное давление не превысило более чем на 40-50 мм рт.ст. величину систолического давления в состоянии покоя. Настоящее изобретение обеспечивает новый способ эффективного управления пиковым кровяным давлением. Исторически крайне затруднительно измерять кровяное давление при использовании приемлемого любого из существующих в настоящее время способов измерения в процессе внешней противопульсации из-за артефакта движения, а также шумового окружения. In the general case, only pulmonary edema and bleeding in the brain are serious complications in the treatment of external pulsation. Pulmonary edema can occur due to damage to the left vascular system (left ventricle of the heart) and can usually be determined by a rapid drop in oxygen saturation of arterial blood from a normal value of 95-98% to a value of 85-90%. Management of oxygen saturation is an extremely sensitive parameter for determining the overflow of pulmonary vessels with blood due to damage to the left ventricle of the heart. Oxygen saturation can be monitored by a suitable pulse oximeter design commonly used in any work room. The use of pulse oximetry as a non-invasive method for detecting complications of blood stasis in the lungs (edema), as well as damage to the left ventricle of the heart, represents a new concept disclosed in the present invention. Moreover, bleeding in the brain usually occurs due to high arterial blood pressure (hypertension). Since effective external pulsation can cause peak diastolic pressure up to 40-60 mm Hg higher than systolic blood pressure, it is important not only to measure the patient’s blood pressure before initiating external pulsation (as a result of which patients with hypertension can be treated medically to lower their blood pressure before pulsation treatment), but it is also important to control peak arterial blood pressure during treatment to ensure that peak blood pressure does not exceed more than 40-50 mmHg. the value of systolic pressure at rest. The present invention provides a new method for effectively managing peak blood pressure. Historically, it is extremely difficult to measure blood pressure when using any of the currently existing methods of measurement in the process of external counterpulsation due to an artifact of movement, as well as noise environments.
Настоящее изобретение обеспечивает средства для точного определения пикового давления крови, тем самым получая критический параметр при исключении таких опасных осложнений, как кровоизлияние в мозг. The present invention provides means for accurately determining peak blood pressure, thereby obtaining a critical parameter while eliminating dangerous complications such as cerebral hemorrhage.
Процедура управления с замкнутым циклом выполняется компьютером и заключается в следующем: в начале противопульсации ЭВМ автоматически устанавливает время надувания баллона, соответствующее концу T волны электрокардиограммы. Вследствие задержки перед поступлением противопульсирующей волны в аорте точка закрытия аортического клапана и начальная точка противопульсирующей волны могут быть определены из сердечного импедансного графика потока крови при помощи компьютера. ЭВМ регулирует время надувания устройства противопульсации в соответствии с временной разностью между этими двумя точками для перемещения начальной точки противопульсирующей волны постепенно по направлению к точке закрытия аорты. При постепенном согласовании этих двух точек компьютер также вычисляет время закрытия аорты по формуле Базетта 
Claims (28)
06.05.93 по пп.1-15;
08.05.92 по пп.16-28.Priority on points:
05/06/93 according to claims 1-15;
05/08/92 according to paragraphs 16-28.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN92103545.4 | 1992-05-07 | ||
| CN92209589.2U CN2146246Y (en) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | External counterpulsation bag |
| CN92209813.1 | 1992-05-08 | ||
| CN92209589.2 | 1992-05-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93005208A RU93005208A (en) | 1996-02-10 |
| RU2135216C1 true RU2135216C1 (en) | 1999-08-27 |
Family
ID=4954840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93005208A RU2135216C1 (en) | 1992-05-08 | 1993-05-06 | Device for antipulsations (modifications) |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2146246Y (en) |
| RU (1) | RU2135216C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2670665C2 (en) * | 2013-06-19 | 2018-10-24 | Конинклейке Филипс Н.В. | Expectorating device |
-
1992
- 1992-05-08 CN CN92209589.2U patent/CN2146246Y/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-05-06 RU RU93005208A patent/RU2135216C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2670665C2 (en) * | 2013-06-19 | 2018-10-24 | Конинклейке Филипс Н.В. | Expectorating device |
| RU2670665C9 (en) * | 2013-06-19 | 2018-12-12 | Конинклейке Филипс Н.В. | Expectorating device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN2146246Y (en) | 1993-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2095690C (en) | High efficiency external counter pulsation apparatus and method for controlling same | |
| US6863670B2 (en) | High efficiency external counterpulsation apparatus and method for controlling same | |
| US6589267B1 (en) | High efficiency external counterpulsation apparatus and method for controlling same | |
| US6752771B2 (en) | Cardiac assist method using an inflatable vest | |
| US5279283A (en) | Method for promoting circulation of blood | |
| JP3114187B2 (en) | Serial left ventricular assist device | |
| US8753283B2 (en) | Automatic devices for remote ischemic preconditioning | |
| US5514079A (en) | Method for promoting circulation of blood | |
| US4753226A (en) | Combination device for a computerized and enhanced type of external counterpulsation and extra-thoracic cardiac massage apparatus | |
| US20060058715A1 (en) | External counterpulsation device with multiple processors | |
| JP2019509146A (en) | Apparatus and method for promoting wound healing | |
| JPH02504596A (en) | Device for improving cardiac output in patients | |
| RU2135216C1 (en) | Device for antipulsations (modifications) | |
| JPS6311159A (en) | External induced pulsation and chest heart massage combination apparatus and its use | |
| US6921373B1 (en) | Method and apparatus for a peripheral circulation enhancement system | |
| JP2022119224A (en) | Apparatus and method for pulse cycle pressure modulation and variable pressure therapy | |
| CN117180080A (en) | Diabetes foot treatment rehabilitation device based on double lower limb auxiliary circulation and control system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070507 |