Устройство для управления расходом жидкости - RU2440154C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству для управления расходом жидкости и может, например, применяться для отвода жидкости от желудочков мозга в другую часть тела.

Уровень техники

Гидроцефалия представляет собой поврежденное состояние мозга, вызванное дисбалансом между производством спинномозговой жидкости внутри мозга и способностью мозга к повторному поглощению данной жидкости при нормальном давлении. Гидроцефалия может быть наследственной, возникнуть в результате несчастного случая или в результате старения и может приводить к потере многих физических и умственных способностей. Принятым способом лечения данного состояния является отвод избыточной жидкости, которая не может быть впитана мозгом в силу его повреждения, в какую-либо другую часть тела, такую как, например, правое предсердие или брюшная полость, где жидкость снова попадает в поток крови. Главной технической проблемой, связанной с этим способом лечения, является создание возможности управления давлением и расходом жидкости внутри мозга таким образом, чтобы обеспечить восстановление утраченных способностей в зависимости от сложности состояния. Эта задача усложняется большими различиями повреждений у разных пациентов.

Разработаны различные устройства для задания требуемого уровня давления и расхода жидкости внутри мозга. Подобные устройства широко известны под названием клапанов. Если не заниматься устранением вышеупомянутого дисбаланса расхода жидкости, давление внутри мозга поднимется до ненормального уровня. Такое повышенное давление вызывает расширение желудочков мозга и вызывает ненормальное напряжение и повреждение внутри ткани мозга. Поэтому многие клапанные устройства ориентированы на технологию, при которой осуществляется непосредственное регулирование давления внутри желудочков мозга, за счет ограничения давления до требуемого уровня, а расход жидкости может меняться в соответствии с требуемым давлением. Подобные устройства называются клапанами-регуляторами давления и обычно содержат отверстие, которое может принудительно открываться под действием давления жидкости внутри мозга на какой-либо создающий сопротивление механизм, такой как, например, шарик с пружиной или прорезь в трубчатом элементе. Большинство клапанов, применяемых в настоящее время, являются клапанами-регуляторами давления. Для данного типа клапанов возникают трудности с точным заданием давления пружины. Кроме того, данные клапана подвержены возникновению неисправностей при воздействии волн сжатия, которые возникают внутри мозга, а также они очень чувствительны к изменениям давления при изменении положения тела.

Клапан альтернативного типа непосредственно управляет количеством отводимой жидкости. Управление осуществляется таким образом, что требуемое давление внутри мозга достигается как вторичный эффект. Подобные устройства называются клапанами-регуляторами расхода. Существующие в настоящее время клапана регулируют расход при помощи какого-либо создающего сопротивление отверстия, которое в некоторых случаях может изменять свою форму для обеспечения разных расходов. Однако при имеющих место внутри мозга давлениях (около 12 см Н₂О у нормального лежащего на спине человека) и очень низких расходах отводимой жидкости (составляющих доли от величины 0.35 мл/мин) отверстие имеет очень маленькие размеры, что затрудняет точное задание получаемого расхода.

Раскрытие изобретения

В соответствии с настоящим изобретением разработано устройство для отвода жидкости от участка тела человека или животного, например от желудочков мозга, данное устройство содержит: входное отверстие; выходное отверстие; создающий сопротивление элемент, функционально соединенный с впускным отверстием, и выпускным отверстием, данный создающий сопротивление элемент содержит: первую пластину, поверхность которой содержит канавку, образующую создающий сопротивление проток, вход протока, имеющий гидравлическую связь с впускным отверстием, и выход протока, гидравлически связанный с выпускным отверстием; а также вторую пластину, вторая пластина прижимается к поверхности с канавкой первой пластины и образует создающую сопротивление трубку.

Данное устройство может отводить жидкость в другую часть тела человека или животного. Создающая сопротивление трубка, подобная разработанной в настоящем изобретении, ограничивает расход жидкости через трубку за счет сопротивления трения о стенки трубки. Устройство настоящего изобретения обеспечивает хорошо прогнозируемое и стабильное управление давлением и расходом жидкости внутри мозга пациента. Благодаря своему принципу действия данное устройство слабо подвержено волнам сжатия внутри отводимой им жидкости и гораздо менее чувствительно к изменениям положения тела, чем клапан-регулятор давления.

Устройство может иметь конфигурацию, позволяющую имплантировать его под кожу, например, скальпа или груди человека. Преимуществом данного устройства является то, что оно может быть выполнено очень компактным при обеспечении размещения создающей сопротивление трубки требуемой длины на относительно малой площади. Устройство, следовательно, может быть выполнено достаточно малым и компактным для имплантации под кожу пациента.

Эффективный гидравлический диаметр определяется как умноженная на четыре площадь сечения потока в канале, деленная на смачиваемый периметр указанного канала (например, эффективный гидравлический диаметр для кругового сечения равен его диаметру). Эффективный гидравлический диаметр создающей сопротивление трубки может составлять от 0.3 мм до 0.8 мм. В некоторых вариантах эффективный гидравлический диаметр создающей сопротивление трубки может составлять от 0.4 мм до 0.5 мм. Предложенные диапазоны для эффективного гидравлического диаметра гарантируют поддержание требуемого расхода жидкости внутри устройства, имеющего размеры, подходящие для его имплантации под кожу.

Создающая сопротивление трубка может представлять собой спиралевидный канал для протекания жидкости. Например, она может, по меньшей мере, один раз загибаться назад. Подобный спиралевидный канал позволяет получить устройство с большой величиной отношения длины к диаметру, необходимой для обеспечения функциональности при сохранении компактности и относительно малой площади занимаемой поверхности.

Выход создающей сопротивление трубки может сообщаться с выходным отверстием через переключающее средство. Переключающее средство сообщает устройству определенную избирательность и гибкость.

Создающая сопротивление трубка может содержать, по меньшей мере, два выхода вдоль своей длины, для каждого из которых может устанавливаться гидравлическая связь с выпускным отверстием при помощи переключающего средства таким образом, что при этом изменяется рабочая длина создающей сопротивление трубки. За счет изменения рабочей длины создающей сопротивление трубки можно изготавливать устройства для лечения пациентов с существенно отличающимися уровнями повреждений.

Выход может содержать отверстие в одной из первой или второй пластин, которое может быть закрыто или не закрыто переключающим средством.

Переключающее средство может содержать ротор, установленный рядом с создающим сопротивление элементом и имеющий сквозной канал, при этом ротор, устанавливаемый в устройстве, может поворачиваться относительно создающего сопротивление элемента с целью обеспечения гидравлического соединения выходного участка создающей сопротивление трубки с выпускным отверстием через сквозной канал.

Переключающее средство может быть выполнено с возможностью магнитного возбуждения, таким образом, что оно приводится в действие под действием магнита, удерживаемого рядом с устройством. Следовательно, устройство может приводиться в действие через кожу. После имплантации устройство можно настраивать под изменяющиеся потребности пациента на месте без необходимости дополнительного хирургического вмешательства.

Создающая сопротивление трубка может образовывать проток, содержащий множество секторов, каждый из которых имеет соответствующий выход, который может быть выбран при помощи переключающего средства.

Соединение переключающего средства с создающим сопротивление элементом может осуществляться по скользящей посадке. В альтернативном или дополнительно варианте устройство может содержать смещающее средство, которое упруго вводит переключающее средство в контакт с создающим сопротивление элементом.

Смещающее средство может содержать пружину, листовую или спиральную пружину, тарельчатую пружину или упругий элемент.

Устройство может дополнительно содержать подпружиненный храповик или тормоз, который с возможностью последующего освобождения удерживает переключающее средство в положении с выбранной угловой ориентацией. Таким образом, переключающее средство надежно удерживается в требуемом положении до момента регулировки.

Переключающее средство может дополнительно содержать магнитный маркер, который может быть выполнен в переключающем средстве для обеспечения определения ориентации переключающего средства при помощи компаса или магнитного индикатора, удерживаемого рядом с устройством. Данный маркер помогает контролировать работу, а при необходимости и регулировку устройства.

Устройство может дополнительно содержать фильтр у выпускного отверстия устройства. Фильтр снижает вероятность закупорки создающей сопротивление трубки.

Устройство может дополнительно в районе впускного отверстия содержать механизм, препятствующий возникновению обратного потока. Данный механизм исключает любое возникновение обратного потока в направлении источника жидкости.

Канавка на первой пластине может быть выполнена любым подходящим способом. Например, канавка может быть получена фрезерованием, лазерной резкой, электроразрядной обработкой, электрохимической обработкой, химическим травлением или литьем. Подобные технологии позволяют получать создающий сопротивление канал, а следовательно, и создающую сопротивление трубку с чрезвычайно высокой точностью обработки, необходимой для достижения точности регулировки потока.

Устройство может выполняться из такого биологически совместимого материала, как титан, нержавеющая сталь или композиционный материал.

Устройство может дополнительно содержать крепежный элемент, удерживающий первую и вторую пластину в прижатом состоянии. Например, крепежный элемент может содержать один из следующих элементов: винт, сварное соединение, клеевое соединение, паяное соединение или заглушку.

Впускное отверстие и выпускное отверстие каждое может определять ось, и оси впускного и выпускного отверстий могут быть не параллельны. Подобное расположение впускного и выпускного отверстий позволяет направить трубки к участку тела, в который отводится жидкость.

Устройство может дополнительно содержать, по меньшей мере, одну дополнительную пластину, прижатую к первой или ко второй пластине.

Поверхность первой пластины напротив поверхности с канавкой может также содержать канавку, которая образует создающий сопротивление проток, а дополнительная пластина может быть прижата к этой второй поверхности с канавкой на первой пластине, образуя дополнительную создающую сопротивление трубку.

Дополнительная пластина может прижиматься ко второй пластине, поверхность дополнительной пластины может содержать канавку, которая образует создающий сопротивление проток, таким образом, что канавка на дополнительной пластине в сочетании со второй пластиной, которая прижата к поверхности с канавкой дополнительной пластины, образует дополнительную создающую сопротивление трубку. Дополнительная создающая сопротивление трубка увеличивает длину, на которой создаются сопротивление, и повышает гибкость устройства без существенного увеличения его размеров.

Дополнительная создающая сопротивление трубка может быть гидравлически связана с первой создающей сопротивление трубкой. Создающая сопротивление трубка и дополнительная создающая сопротивление трубка, таким образом, соединены последовательно и образуют составную создающую сопротивление трубку большей длины и, следовательно, имеющую большее сопротивление потоку.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство отводит жидкость от желудочков мозга человека или животного в другую часть тела человека или животного такую как, например, брюшная полость или правое предсердие.

Первая, вторая или дополнительная пластина могут быть снабжены ободом, расположенным вдоль внешнего края для установки одной или большего числа остальных пластин. Например, обод может быть выполнен на одной стороне первой, второй или дополнительной пластин, таким образом, что остальные пластины могут вставляться внутрь обода. В альтернативном варианте обод может проходить вдоль обеих сторон первой пластины таким образом, что вторая и дополнительная пластины могут вставляться внутрь обода с обеих сторон первой пластины. Обод также может проходить вдоль обеих сторон второй пластины, таким образом, что первая и дополнительная пластины могут вставляться внутрь обода с обеих сторон второй пластины. Первая, вторая или дополнительная пластины могут, таким образом, представлять собой модуль, отдельный от основного корпуса, который может подвергаться независимой опрессовке перед установкой в основной корпус.

Поверхности создающего сопротивление элемента могут быть снабжены антибиотиковым покрытием. В частности, поверхности первой, второй и/или дополнительной пластин могут быть снабжены антибиотиковым покрытием, таким образом, чтобы поверхности создающей сопротивление трубки и/или дополнительной создающей сопротивление трубки были покрыты указанным антибиотиковым покрытием с целью предотвращения роста любых нежелательных бактериальных отложений. Впускное отверстие, выпускное отверстие, механизм противодействия возникновению обратного потока и/или фильтр могут также покрываться антибиотиковым покрытием.

В соответствии с другим объектом настоящего изобретения разработан способ лечения гидроцефалии путем отвода жидкости от желудочков мозга в другой участок тела через создающую сопротивление трубку, причем создающая сопротивление трубка образована поверхностью с канавкой первой пластины, прижатой к плоской поверхности второй пластины.

В соответствии с другим объектом настоящего изобретения разработано устройство для регулирования потока, содержащее впускное отверстие, выпускное отверстие, а также создающий сопротивление элемент, функционально соединенный с впускным и выпускным отверстиями, создающий сопротивление элемент содержит первую пластину, поверхность которой содержит канавку, образующую создающий сопротивление проток, вход протока, имеющий гидравлическую связь с впускным отверстием, и выход протока, гидравлически связанный с выпускным отверстием; а также вторую пластину, вторая пластина прижимается к поверхности с канавкой первой пластины и образует создающую сопротивление трубку, в котором выход создающей сопротивление трубки сообщается с выпускным отверстием через переключающее средство, и в котором создающая сопротивление трубка содержит, по меньшей мере, два выхода вдоль своей длины, с каждый из которых может гидравлически сообщаться с выпускным отверстием при помощи переключающего средства с целью изменения рабочей длины создающей сопротивление трубки.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения и для более ясной демонстрации способа его осуществления теперь обратимся к прилагаемым в качестве примеров чертежам, на которых:

фиг.1 - вид в сечении устройства для отвода жидкости;

фиг.2 - вид устройства фиг.1, повернутый на 90° к плоскости вида фиг.1 (часть элементов условно не показана);

фиг.3 - вид в сечении альтернативного варианта осуществления устройства для отвода жидкости;

фиг.4а - вид в сечении устройства фиг.3, выполненного по линии XX фиг.3;

фиг.4b - вид в сечении устройства фиг.3, выполненного по линии YY фиг.3;

фиг.5 - вид в сечении другого альтернативного варианта осуществления устройства для отвода жидкости;

фиг.6 - вид в сечении устройства фиг.5, выполненного по линии XX фиг.5.

Подробное описание изобретения

Как показано на фиг.1 и 2, устройство 1 для отвода жидкости из желудочков мозга содержит впускное отверстие 2, выпускное отверстие 4 и создающий сопротивление элемент 6, функционально соединяющий впускное отверстие 2 и выпускное отверстие 4. Создающий сопротивление элемент 6 содержит верхний элемент 8, нижний элемент 10 и практически круглую пластину 12, зажатую между верхним и нижним элементами 8, 10. Верхний и нижний элементы 8, 10 имеют практически круглую плоскую поверхность, контактирующую с пластиной 12. Каждая из плоских поверхностей верхнего и нижних элементов 8, 10 содержит канавку или канал, который образует непрерывную замкнутую создающую сопротивление трубку 14, 16, когда поверхность с канавкой прижата к пластине 12. Нижняя создающая сопротивление трубка 16, образованная нижним элементом 10, проходит в виде спиралевидного гидравлического канала от точки 18 входа жидкости на внешнем в радиальном направлении участке плоской поверхности нижнего элемента 10 до точки 20 выхода жидкости на внутреннем в радиальном направлении участке плоской поверхности нижнего элемента 10. Точка 18 входа жидкости нижней создающей сопротивление трубки 16 гидравлически соединена с впускным отверстием 2 устройства 1. Верхняя создающая сопротивление трубка 14, образованная верхним элементом 8, проходит в виде спиралевидного гидравлического канала от точки 22 входа жидкости на внешнем в радиальном направлении участке плоской поверхности верхнего элемента 8 до точки 24 выхода жидкости на внутреннем в радиальном направлении участке плоской поверхности верхнего элемента 8. Точка 24 выхода жидкости верхней создающей сопротивление трубки 14 гидравлически соединена с выпускным отверстием 4 устройства 1. Точка 20 выхода жидкости на нижней создающей сопротивление трубке 16 соответствует точке 22 входа жидкости создающей сопротивление трубки 14 и находится с ней на одной линии. Точка 20/22 выхода/входа содержит отверстие 26 пластины 12, обеспечивающее гидравлическое соединение двух создающих сопротивление трубок 14, 16 таким образом, что две создающие сопротивление трубки 14, 16 образуют составную создающую сопротивление трубку с двумя перекрывающимися слоями.

Проиллюстрированные спиралевидные гидравлические каналы создающих сопротивление трубок 14, 16 содержат ряд дуг, каждый гидравлический канал загибается назад на конце каждой дуги и, таким образом, отклоняется от внешнего в радиальном направлении участка к внутреннему в радиальном направлении участку и наоборот. Также могут быть предусмотрены спиралевидные гидравлические каналы между входной и выходной точкой создающих сопротивление трубок 14, 16, имеющие другую форму и/или расположение.

Устройство 1 может содержать дополнительные элементы (не показаны), внутри создающего сопротивление элемента 6 каждый из которых имеет поверхность с канавкой, прижатую к плоской поверхности с целью образования дополнительного участка создающей сопротивление трубки. Таким образом, может быть получена многослойная составная создающая сопротивление трубка без увеличения площади поверхности, занимаемой устройством 1.

Пластина 12 и верхний и нижний элементы 8, 10 создающего сопротивление элемента 6 прижимаются друг к другу при помощи центрального винта 28. В альтернативном варианте компоненты создающего сопротивление элемента могут удерживаться в прижатом состоянии при помощи лазерной сварки, пайки, клеевого соединения или любого другого средства фиксации. Нижний элемент 10 создающего сопротивление элемента 6 является составной частью впускного отверстия 2 и выпускного отверстия 4. Обод 30 проходит по периметру создающего сопротивление элемента 6 и вместе цельной конструкцией нижнего элемента 10, впускного отверстия 2 и выпускного отверстия 4 образует корпус устройства 1, внутри которого устанавливаются остальные компоненты.

Фильтр 32 устанавливается у впускного отверстия 2 устройства 1 в гидравлическом канале, идущем от впускного отверстия 2 к входу 18 в нижнюю создающую сопротивление трубку 16. Механизм 34, препятствующий образованию обратного потока, устанавливается у выпускного отверстия 4 устройства 1, в гидравлическом канале, идущем от входа 24 в верхнюю создающую сопротивление трубку 14 к выпускному отверстию 4. Механизм, препятствующий образованию обратного потока, может представлять собой обратный шариковый клапан и может быть подпружинен. В альтернативном варианте механизм 34 может являться любым другим подходящим механизмом, препятствующим образованию обратного потока.

В показанном варианте осуществления изобретения оси впускного отверстия 2 и выпускного отверстия 4 являются параллельными. Однако, для облегчения направления трубки, идущей от выпускного отверстия к участку тела, выбранному для отвода жидкости, может потребоваться, чтобы оси впускного отверстия 2 и выпускного отверстия 4 располагались под углом друг к другу.

В предпочтительном варианте применения устройство 1 устанавливается под кожу пациента, однако для проведения испытаний или для других целей устройство может устанавливаться снаружи, например, на коже или даже на расстоянии от тела, например на одежде. Спинномозговая жидкость мозга заходит в устройство 1 через впускное отверстие 2 и проходит к фильтру 32. Фильтр 32 предотвращает закупоривание создающих сопротивление трубок 14, 16, отфильтровывая любые частицы или остатки органических веществ, содержащиеся в спинномозговой жидкости, которые могут закупорить создающие сопротивление трубки. Подобные остатки могут, в частности, во множестве содержаться в ней непосредственно после хирургической операции. От фильтра 32 спинномозговая жидкость проходит через входную точку 18 в нижнюю создающую сопротивление трубку 16. Спинномозговая жидкость проходит через нижнюю создающую сопротивление трубку 16 до выходной точки 20. В выходной точке 20 спинномозговая жидкость проходит через отверстие 26 пластины 12 и через входную точку 22 в верхнюю создающую сопротивление трубку 14. Затем спинномозговая жидкость движется через верхнюю создающую сопротивление трубку 14 к выходной точке 24. От выходной точки 24 спинномозговая жидкость проходит через механизм 34, препятствующий возникновению обратного потока, и выходит из устройства 1 через выпускное отверстие 4. Механизм, препятствующий возникновению обратного потока, не допускает возникновения обратного потока спинномозговой жидкости обратно к мозгу в результате изменений давления, вызванных изменением положения тела или какими-либо другими причинами. Выпускное отверстие 4 может соединяться с соответствующей трубкой (не показной) для доставки спинномозговой жидкости от устройства 1 к требуемому участку для отвода жидкости.

Сопротивление трения стенок создающих сопротивление трубок 14, 16 ограничивает расход спинномозговой жидкости через устройство до требуемого значения. Для получения постоянства расхода на заданном участке создающей сопротивление трубки и падения напора вдоль трубки канавки в верхнем и нижнем элементах 8, 10, которые образуют создающие сопротивление трубки 14, 16, канавки должны выполняться с очень малыми допусками. Согласно уравнению Пуазейля расход меняется пропорционально четвертой степени диаметра канала заданной длины, падению напора и вязкости жидкости.

Следовательно, малый канал с диаметром приблизительно 0.5 мм должен быть выполнен с очень малыми допусками для достижения требуемого уровня регулирования расхода. Предпочтительным способом получения канавок, которые образуют создающие сопротивление трубки, обеспечивающим выполнение различных профилей по длине канавок, является фрезерование на станке с ЧПУ с использованием малой торцевой фрезы. Данный способ изготовления является гибким и обеспечивает получение различных требуемых форм и сечений. Другие возможные способы формирования канавок включают лазерную резку, электроразрядную или электрохимическую обработку, химическое травление или прессование в пресс-форме подходящего материала. Подходящими биологически совместимыми материалами для устройства включают титан или нержавеющую сталь. В альтернативном варианте при использовании прессования может потребоваться биологически совместимый композит такой как, например, полиэтилен высокой плотности, полиэтилен со сверхвысоким молекулярным весом или полиэфирэфиркетон.

Устройство, описанное выше и проиллюстрированное на фиг.1 и 2, имеет неизменные характеристики давления и расхода, соответствующие длине и эффективному диаметру верхней и нижней создающих сопротивление трубок 14, 16. В обычных случаях гидроцефалии подобные неизменные характеристики допустимы. Однако в определенных более сложных случаях может оказаться невозможным точно спрогнозировать состояние потока, необходимое для компенсации повреждений мозга. Следовательно, желательно иметь возможность изменять характеристики давления и расхода устройства после операции без дополнительного операционного вмешательства. Характеристики устройства в этом случае можно было бы настраивать в соответствии с послеоперационным состоянием пациента. Этого можно достичь при помощи устройства 101, показанного на фиг.3, 4а и 4b.

Как показано на фиг.3, 4а и 4b, альтернативный вариант устройства 101 для отвода жидкости из желудочков мозга содержит впускное отверстие 102, выпускное отверстие 104 и создающий сопротивление элемент 106, функционально соединяющий впускное отверстие 102 и выпускное отверстие 104. Создающий сопротивление элемент 106 содержит верхний элемент 108, нижний элемент 110 и, по существу, круговую пластину 112, зажатую между верхним и нижним элементами 108, 110. Нижний элемент 110 является составной частью впускного отверстия 102 и выпускного отверстия 104. Обод 130 проходит по периметру создающего сопротивление элемента 106 и вместе единой конструкцией нижнего элемента 110, впускного отверстия 102 и выпускного отверстия 104 образует корпус устройства 101, внутри которого устанавливаются остальные компоненты.

Верхний и нижний элементы 108, 110 имеют, по существу, круговую плоскую поверхность, контактирующую с пластиной 112. Каждая из плоских поверхностей верхнего и нижнего элементов 108, 110 содержит множество канавок или каналов, которые образуют непрерывную замкнутую создающую сопротивление трубку, когда поверхности с канавками прижаты к пластине 112. Каждая канавка на плоской поверхности верхнего элемента 108 образует верхнюю создающую сопротивление трубку, имеющую форму спирального гидравлического канала, занимающего отдельный сектор плоского кругового участка прилегающей поверхности пластины 112. Аналогичным образом, каждая канавка на плоской поверхности нижнего элемента 110 образует нижнюю создающую сопротивление трубку, имеющую форму спирального гидравлического канала, занимающего соответствующий сектор плоского кругового участка расположенной напротив поверхности пластины 112.

Как показано на фиг.4b, каждая нижняя создающая сопротивление трубка, образованная нижним элементом 110, проходит в виде спиралевидного гидравлического канала от входной точки 118 на внешнем в радиальном направлении участке элемента 110 до выходной точки 120 на внутреннем в радиальном направлении участке нижнего элемента 110. Входная точка 118а одной из нижних создающих сопротивление трубок гидравлически соединена с впускным отверстием 102 устройства 101. Как показано на фиг.4а, каждая верхняя создающая сопротивление трубка, образованная верхним элементом 108, проходит в виде спиралевидного гидравлического канала от входной точки 122 на внутреннем в радиальном направлении участке верхнего элемента 108 до соединительной точки 123 выхода жидкости на внешнем в радиальном направлении участке верхнего элемента 108. От соединительной точки 123 каждая верхняя создающая сопротивление трубка, образованная верхним элементом 108, идет по прямолинейной траектории до выходной точки 124 на внутреннем в радиальном направлении участке верхнего элемента 108. Выходная точка 120 каждой нижней создающей сопротивление трубки соответствует входной точке 122 соответствующей верхней создающей сопротивление трубки. Каждая пара из соответствующих входной и выходной точек гидравлически соединена через отверстие в пластине 112, которая зажата меду верхним и нижним элементами 108, 110. Аналогичным образом, входная точка 118 каждой нижней создающей сопротивление трубки соответствует соединительной точке 123 другой соответствующей верхней создающей сопротивление трубки. Каждая пара из соответствующих входной и соединительной точек гидравлически соединена через отверстие в пластине 112. Таким образом получается составная создающая сопротивление двухслойная трубка, в которой гидравлический канал последовательно занимает сначала нижнюю, а затем верхнюю создающую сопротивление трубку каждого сектора устройства 101.

Устройство 101 может содержать дополнительные элементы (не показаны), внутри создающего сопротивление элемента 106, каждый из которых имеет поверхность с канавкой, прижатую к плоской поверхности с целью образования создающей сопротивление трубки. Таким образом, может быть получена многослойная составная создающая сопротивление трубка без увеличения площади поверхности, занимаемой устройством 101.

Проиллюстрированные спиралевидные гидравлические каналы создающих сопротивление трубок содержат ряд дуг секторов, каждый гидравлический канал загибается назад на конце каждой дуги и, таким образом, отклоняется от внешнего в радиальном направлении участка сектора к внутреннему в радиальном направлении участку сектора и наоборот. Также могут быть предусмотрены спиралевидные гидравлические каналы между входной и выходной точкой создающих сопротивление трубок, имеющие другую форму и/или расположение.

Выходная точка 124 каждой верхней создающей сопротивление трубки может гидравлически связываться с выходным отверстием 104 устройства 101 через переключающий ротор 140. Устанавливаемый переключающий ротор 140 может поворачиваться вокруг центральной точки секторов создающей сопротивление трубки и содержит плоскую поверхность, прижимаемую, в том числе и с подпружиниванием, к поверхности верхнего элемента 108, который находится напротив поверхности с канавкой. Ротор 140 содержит одиночный сквозной канал 142, который гидравлически соединяется с выпускным отверстием 104 через камеру 105, внутри которой установлен ротор 140. Горловина канала 142 на плоской поверхности ротора 140 находится в радиальном направлении на том же участке, что и выходные точки 124 верхних создающих сопротивление трубок. Следовательно, горловина канала 142 может быть совмещена с выходной точкой 124 любой из верхних создающих сопротивление трубок простым поворотом ротора 140 в соответствующее угловое положение. Выходные точки 124 остальных верхних создающих сопротивление трубок перекрываются плоской поверхностью ротора 140. Составная создающая сопротивление трубка, образуемая верхними и нижними создающими сопротивление трубками, таким образом, имеет неизменную входную точку 118а, которая гидравлически связана с впускным отверстием 102 устройства 101, и ряд возможных выходных точек 124, каждая из которых может гидравлически связываться с выпускным отверстием 104 устройства 101. Рабочая длина составной создающей сопротивление трубки и, следовательно, характеристики давления и расхода устройства 101 могут изменяться за счет создания гидравлического соединения между разными выходными точками 124 и выпускным отверстием 104.

Ротор 140 выполнен с возможностью магнитного возбуждения, поэтому он может быть перемещен в разные угловые положения за счет правильной ориентации магнита, располагаемого вблизи ротора 140. Кроме того, положение ротора 140 может быть определено даже в случае, когда ротор не доступен для визуального наблюдения (например, когда устройство имплантировано под кожу), при помощи компаса, помещенного рядом с ротором. Угловое положение ротора может быть стабилизировано при помощи подпружиненного храповика (не показанного), действующего между ротором и окружающим корпусом таким образом, что для перемещения ротора 140 из конкретного углового положения необходимо приложить существенную окружную магнитную силу. В альтернативном варианте он может фиксироваться просто за счет сил трения, вызванных подпружиниванием.

Фильтр 132 устанавливается у впускного отверстия 102 устройства 101 в гидравлическом канале, идущем от впускного отверстия 102 к входной точке 118а нижней создающей сопротивление трубки, которая соединяется с впускным отверстием 102. Механизм 134, препятствующий образованию обратного потока, устанавливается в выпускном отверстии 104 устройства 101, в гидравлическом канале, идущем от сквозного канала 142 ротора 140 к выпускному отверстию 104. Механизм, препятствующий образованию обратного потока, может представлять собой обратный шариковый клапан и может быть подпружинен. В альтернативном варианте механизм 134 может являться любым другим подходящим механизмом, препятствующим образованию обратного потока.

В показанном варианте осуществления изобретения оси впускного отверстия 102 и выпускного отверстия 104 являются параллельными. Однако, для облегчения направления трубки, идущей от выпускного отверстия к участку тела, выбранному для отвода жидкости, может потребоваться, чтобы оси впускного отверстия 102 и выпускного отверстия 104 располагались под углом друг к другу.

В предпочтительном варианте применения устройство 101 устанавливается под кожу пациента. Спинномозговая жидкость мозга заходит в устройство 101 через впускное отверстие 102 и проходит через фильтр 132. Фильтр 132 предотвращает закупоривание создающих сопротивление трубок, отфильтровывая любые частицы или остатки органических веществ, которые могут закупорить создающие сопротивление трубки. От фильтра 132 спинномозговая жидкость проходит через входную точку 118а в первый сектор составной создающей сопротивление трубки. Спинномозговая жидкость сначала попадает в первую нижнюю создающую сопротивление трубку 150. Спинномозговая жидкость проходит через первую нижнюю создающую сопротивление трубку 150 до выходной точки 120 первой создающей сопротивление трубки 150. Затем спинномозговая жидкость проходит через примыкающее отверстие пластины 112 в верхнюю создающую сопротивление трубку 152 через соответствующую входную точку 122. Затем спинномозговая жидкость движется через первую верхнюю создающую сопротивление трубку 152 к соединительной точке 123 первой верхней создающей сопротивление трубки. Если ротор 140 установил гидравлическое соединение выходной точки 124 первой верхней создающей сопротивление трубки и выпускного отверстия 104, спинномозговая жидкость идет от соединительной точки 123 к выходной точке 124 и через сквозной канал 142 к механизму 134, препятствующему возникновению обратного потока, и выходит из устройства 101 через выпускное отверстие 104. Однако если ротор 140 перекрыл выходную точку 124 первой верхней создающей сопротивление трубки 152, тогда спинномозговая жидкость идет от соединительной точки 123 через примыкающее отверстие пластины 112 во второй сектор составной создающей сопротивление трубки. Спинномозговая жидкость сначала заходит во вторую нижнюю создающую сопротивление трубку 154 через входную точку 118 второй нижней создающей сопротивление трубки 154. Затем спинномозговая жидкость последовательно проходит через сектора составной создающей сопротивление трубки (попадая в каждый новый через нижнюю создающую сопротивление трубку и выходя из каждого сектора через верхнюю создающую сопротивление трубку) до достижения сектора составной создающей сопротивление трубки, который гидравлически соединен с выпускным отверстием.

Перед имплантацией оценивается рабочая длина составной создающей сопротивление трубки, необходимая для конкретного пациента, после чего ротор 140 перемещается в положение, обеспечивающее гидравлическое соединение соответствующей выходной точки 124 и выпускного отверстия 104. Если после имплантации устройства 101 определено, что длина составной создающей сопротивление трубки должна быть отрегулирована для обеспечения других характеристик давления/расхода, рядом с участком кожи, закрывающим устройство 101, помещается компас с целью определения угловой ориентации ротора 140. Затем к устройству подносится магнит, при помощи которого ротор 140 перемещают в требуемое новое угловое положение.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3 и 4, компоненты устройства, а именно верхний и нижний элементы создающего сопротивление элемента 106 и ротор 140, могут быть установлены по скользящей посадке для того, чтобы не возникало необходимости в применении отклоняющих средств.

В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг.1-4b, верхняя и нижняя создающие сопротивление трубки или сектора создающих сопротивление трубок образованы поверхностями с канавками верхнего и нижнего элементов 8, 10, 108, 110 создающего сопротивление элемента 6, 106, прижимаемого к плоским поверхностям центрально пластины 12, 112. В альтернативных вариантах осуществления изобретения канавки, которые образуют создающие сопротивление трубки, могут быть образованы противоположными поверхностями пластины 12, 112. Верхняя и нижняя создающие сопротивление трубки или сектора создающих сопротивление трубок, могут быть в этом случае образованы за счет прижатия противоположных поверхностей с канавками пластин 12, 112 к плоским поверхностям верхнего и нижнего элементов 8, 108, 10, 110 создающего сопротивление элемента 6, 106. Устройство 1, 101, полученное таким способом работает, по существу, также как и устройство, описанное выше. Однако в случае повреждения канавок или если требуется канавка другого диаметра пластина 12, 112 может быть просто заменена новой пластиной 12, 112 без необходимости изменения какого-либо компонента устройства 1, 101. Пример такого альтернативного варианта осуществления устройства показан на фиг.5 и 6.

Как показано на фиг.5 и 6, по конструкции и принципу действия альтернативное устройство 201, по существу аналогично устройству 101. Устройство 201 содержит впускное отверстие 202, выпускное отверстие 204 и создающий сопротивление элемент 206, функционально соединяющий впускное отверстие 202 и выпускное отверстие 204. Создающий сопротивление элемент 206 содержит верхний элемент 208, нижний элемент 210 и, по существу, круговую пластину 212, зажатую между верхним элементом 208 и нижним элементом 210. Нижний элемент 210 образует единую конструкцию с впускным отверстием 202 и выпускным отверстием 204 и ободом 230, который проходит по периметру создающего сопротивление элемента 206. Эта единая конструкция образует корпус, внутри которого устанавливаются остальные компоненты устройства 201.

Пластина 212 имеет практически круглые верхнюю и нижнюю поверхности. Верхняя поверхность пластины 212 контактирует с плоской поверхностью верхнего элемента 208, а нижняя поверхность пластины 212 контактирует с плоской поверхностью нижнего элемента 210. Верхняя и нижняя поверхности пластины 212 содержат множество канавок или каналов, каждый из которых образует непрерывную замкнутую создающую сопротивление трубку, когда поверхность с канавками контактирует с плоской поверхностью соответствующего верхнего или нижнего элемента 208, 210. Каждая канавка верхней поверхности пластины 212 образует верхнюю создающую сопротивление трубку, которая имеет форму спиралевидного гидравлического канала, занимающего одиночный сектор плоского кругового участка верхней поверхности пластины 212. Аналогично, каждая канавка нижней поверхности пластины 212 образует нижнюю создающую сопротивление трубку, которая имеет форму спиралевидного гидравлического канала, занимающего одиночный сектор плоского кругового участка нижней поверхности пластины 212.

Как показано на фиг.6, верхняя и нижняя создающие сопротивление трубки имеют конфигурацию, эквивалентную конфигурации верхней и нижней создающих сопротивление трубок устройства 101, описанного выше, с соответствующими входными и выходными точками 218, 220, 222 и 224. Жидкость, проходящая через устройство 212, следовательно, проходит по таким же спиральным гидравлическим каналам, что описаны выше. Каждая выходная точка 224 верхней создающей сопротивление трубки совмещена с соответствующим сквозным каналом 209 верхнего элемента 208.

Устройство 212 дополнительно содержит переключающий ротор 240, который устанавливается с возможностью поворота вокруг центральной точки секторов создающей сопротивление трубки и содержит плоскую поверхность, прижимаемую, в том числе и с подпружиниванием, к поверхности верхнего элемента 208, который находится напротив пластины 212. Ротор 240 содержит одиночный сквозной канал 242, который гидравлически соединяется с выпускным отверстием 204 через камеру 205, внутри которой установлен ротор 240. Горловина канала 242 на плоской поверхности ротора 240 находится в радиальном направлении на том же уровне, что и выходные точки 224 верхних создающих сопротивление трубок и соответствующие сквозные каналы 209 верхнего элемента 208. Следовательно, горловина канала 242 ротора 240 может быть совмещена с выходной точкой 224 любой из верхних создающих сопротивление трубок простым поворотом ротора 240 в соответствующее угловое положение. Выходные точки 224 остальных верхних создающих сопротивление трубок перекрываются плоской поверхностью ротора 240, перекрывающей соответствующие сквозные каналы 209 верхнего элемента 208. В остальном принцип действия переключающего ротора 240, по существу, не отличается от принципа действия вышеописанного ротора 140.

Элементы устройства 201, в том числе и ротор 240, удерживаются внутри корпуса при помощи заглушки 260. Заглушка 260 представляет собой, по существу, круглый плоский элемент, снабженный по периметру юбкой 262. Юбка снабжена внешней резьбой, которая входит в зацепление с соответствующей внутренней резьбой обода 230 и образует соединение 264.

При закупоривании или повреждении канавок на пластине 212 или необходимости получения создающей сопротивление трубки другого диаметра пластина 212 может быть заменена независимо от остального устройства 201. После снятия заглушки 260 ротор 240 и верхний элемент 208 могут быть легко вынуты из устройства для обеспечения снятия и замены пластины 212. После этого ротор 240 и верхний элемент 208 вновь устанавливаются на свои места, и устройство собирается путем ввинчивания заглушки 260 на свое место.

Устройство 212 может быть снабжено набором пластин 212, каждая из которых имеет канавки разного диаметра или конфигурации. Это позволит медицинскому работнику подбирать наиболее подходящую пластину для конкретного пациента.

Следует понимать, что хотя показанное устройство 201 содержит секторы создающих сопротивление трубок и переключающий ротор устройство, имеющее конфигурацию создающих сопротивление трубок, показанную на фиг.2, может также быть выполнено с пластиной 12, содержащей плоские поверхности верхнего и нижнего элементов.

Во избежание ненужного дублирования усилий и повторений в тексте некоторые признаки описаны только в связи с одним или несколькими объектами или вариантами осуществления изобретения. Однако следует понимать, что при наличии технической возможности признаки, описанные в связи с любым объектом или вариантом осуществления изобретения, могут быть также применены для любого другого объекта или варианта осуществления изобретения.

Реферат

Изобретение относится к медицине и может использоваться для отвода жидкости из желудочков мозга в другую часть тела. Устройство содержит впускное и выпускное отверстия и создающий сопротивление элемент, содержащий первую, поверхность которой имеет канавку, и вторую пластины. Вторая пластина прижимается к поверхности с канавкой так, что образует создающий сопротивление проток, вход его гидравлически связан с впускным отверстием. Проток содержит, по меньшей мере, два выхода вдоль своей длины, каждый из которых может гидравлически связываться с выпускным отверстием при помощи переключающего средства для изменения рабочей длины создающего сопротивление протока, каждый из которых содержит отверстие в первой или второй пластине. Отверстия перекрываются или не перекрываются переключающим средством. Переключающее средство содержит ротор, установленный рядом с создающим сопротивление элементом и имеющий сквозной канал. Ротор устанавливается в устройство для поворота относительно создающего сопротивление средства и выполнен с возможностью магнитного возбуждения. Технический результат состоит в обеспечении правильной ориентации ротора в отсутствие прямой его видимости. 24 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула