Устройство для сжатия грудной клетки при остановке сердца (варианты) - RU2194488C2
Код документа: RU2194488C2
Чертежи
Описание
Изобретение в целом относится к медицинским устройствам, в частности к устройству для увеличения потока крови путем сжатия грудной полости человека, находящегося в состоянии остановки сердца.
При остановке сердца требуется создать кровоток с помощью внешних средств для поддержания жизнеспособности мозга и сердца. Обычно внешним средством создания кровотока является мануальное сердечно-легочное оживление (МСЛО). При использовании МСЛО спасатель откидывает голову пациента назад, поднимает его подбородок для очистки и выпрямления прохода воздуха и надавливает на грудину на 3,8-5,1 см (1,5-2 дюйма) 15 раз (со скоростью 80-100 сжатий в минуту), после чего производит 2 полных вдувания в пациента. Такие 15 сжатий и 2 вдувания циклически повторяют.
В настоящее время исследователи метода МСЛО полагают, что кровоток, создаваемый внешними средствами, можно объяснить с помощью одного из двух теоретических механизмов: "сердечного насоса" и "насоса грудной клетки", или обоих механизмов.
В соответствии с механизмом сердечного насоса кровоток, вызываемый внешними средствами, возникает вследствие прямого механического сжатия сердца. При этом сжатии кровь выдавливается из камер сердца, а при ослаблении сжатия (релаксации) кровь течет в камеры сердца. Обратный кровоток предотвращают клапаны сердца и сосудов.
В соответствии с механизмом насоса грудной клетки кровь перекачивается с помощью внешних средств в результате циклического возрастания и убывания давления внутри грудной клетки. При сжатии давление в грудной клетке возрастает, что вызывает вытеснение крови из кровеносных сосудов и органов, расположенных в грудной клетке, и кровь течет в периферические ткани. При отпускании кровь течет обратно в грудную клетку через обычный венозный возвратный поток. В этом случае обратный кровоток предотвращается клапанами вен.
Большинство исследователей считает, что в некоторой степени играют роль оба механизма. Однако используемые в настоящее время способы и устройства для содействия кровотоку путем воздействия внешней силы направлены на реализацию только одного из двух механизмов. Для максимального увеличения кровотока требуется устройство, в котором используются оба этих механизма.
Разработаны различные устройства для увеличения кровотока и/или потока воздуха в грудной полости пациента с остановкой сердца.
В патенте США 2071215 (Petersen) предложено устройство из поршня и цилиндра, присоединенное к двум краям пояса, охватывающего грудь пациента. Расширение или сжатие текучей среды в системе поршня и цилиндра сжимает и расслабляет пояс для вентиляции легких. Это устройство является громоздким и тяжелым, и его приводная мощность зависит от сжатой текучей среды.
В патенте США 3425409 (Isaacson и др.) описано устройство для нажатия на грудину направленной вниз силой, создаваемой поршнем. Грудную клетку охватывают поясом для того, чтобы свести к минимуму телесные повреждения, и подводят воздух к дыхательным органам пациента.
В патенте США 5287846 (Capjon и др.) описана верхняя рама, устанавливаемая на пациента, спина которого опирается на нижнюю раму. Ремни, установленные с возможностью втягивания, выходят из верхней рамы и крепятся к нижней раме. Гидравлический цилиндр в верхней раме создает давление вниз на грудную клетку.
В патенте США 3461860 (Barkalow) описано устройство, использующее пневматический плунжер для механического надавливания на грудину на определенную амплитуду.
В патенте США 4326507 к этому устройству добавлен механический вентилятор для обеспечения необходимой вентиляции и увеличения объема грудной клетки. Это устройство имеет ограничения в использовании ввиду его сложности, требующей обученного персонала для его использования.
Аналогичное устройство описано в патенте США 4060079 (Reinhold). Это устройство просто является аналогичным портативным блоком.
В патенте США 4338924 (Bloom) предложено устройство для нажатия на грудину с использованием воздушного цилиндра для сдавливания грудной клетки пациента с остановкой сердца. Это устройство, как и многие другие, использующие принцип сдавливания грудной клетки, является громоздким и тяжелым.
В патенте США 4424806 (Newman и др.) использован пневматический жилет для увеличения давления внутри грудной клетки. Этот жилет основан на концепции "насоса грудной клетки", связанной с воздействием большей силы на более обширную площадь поверхности в предположении, что можно достичь увеличения кровотока при увеличении количества основных органов, подвегаемых сжатию и расслаблению. При снятии давления грудная клетка возвращается к своему нормальному размеру, что приводит к притоку крови в основные органы. Положительный кровоток возникает благодаря наличию односторонних клапанов в сосудистой системе. Описанное устройство не слишком портативно и, кроме того, является достаточно сложным.
В патенте США 4928674 (Halperin и др.) описан аналогичный жилет, который также не является портативным.
В патенте США 4770164 (Lach и др.) описан охватывающий бандаж и натяжной барабан, используемые для повышения давления в грудной клетке. Это устройство, приводимое в действие вручную или механическим приводом, требует использования опорной доски для крепления бандажа на грудной клетке.
Использование бандажей или поясов для увеличения сжатия грудной клетки при лечении респираторных заболеваний описано в патенте США 651962 (Boghean). Это устройство периодически ослабляет и сжимает бандаж вокруг грудной клетки пациента при лечении респираторных заболеваний путем регулирования частоты дыхания, а также объема, или глубины, вдоха.
В патенте США 3777744 (Fryfogle и др.) описано вспомогательное дыхательное устройство, состоящее из пояса и ручки, с помощью которой стягивают ремень и выталкивают избыток остаточного воздуха из легких.
В других известных устройствах используют охватывающие бандажи, создающие силу сжатия, действующую на брюшную полость и нижнюю часть грудной клетки, что способствует сжатию легких и содействует дыханию, как описано в патентах США 2899955 (Huxley), 3368581 (Glascock) и 2754817 (Nemeth). Кроме того, использование надувных камер, находящихся у груди или живота пациента, описано в патентах США 3481327 (Drennen), 3120228 (Huxley), 3042024 (Mendelson), 2853998 (Emerson), 2780222 (Polzin), 2071215 (Petersen), 4424806 (Newman) и 4928674 (Halperin).
В патенте США 2699163 (Engstrom) описано дыхательное устройство для вентиляции легких пациента.
В патенте США 5295481 (Geeham) описано устройство для сжатия грудной клетки, представляющее собой Т-образный аппарат для механического сжатия грудной клетки, снабженный присоской. Однако центральная ось, присоединенная к присоске, может оказаться продавленной за края присоски и вызвать ушиб или иное повреждение пациента ввиду концентрации усилия, оказываемого концом оси, на пациенте.
В патентах США 4397306 (Weisfeldt и др.) и 1399034 (Taplin) описаны громоздкие медицинские устройства для сжатия грудной клетки пациента с остановкой сердца.
В патенте США 5407418 (Szpur) описано пульсационное устройство для сжатия с механическим приводом, стимулирующее кровоток в сосудах кисти руки или ступни человека. Устройство периодически оказывает концентрированное усилие на локализованный участок кисти руки или ступни.
Несмотря на приведенные примеры известных устройств, сохраняется потребность в устройстве, эффективно увеличивающем кровоток в органах пациента, у которого произошла остановка сердца. Необходимо, чтобы такое устройство было действительно портативным, и чтобы его мог использовать человек, обладающий средней физической силой и квалификацией.
В данном изобретении предложено устройство для увеличения кровотока пациента, например человека, у которого произошла остановка сердца. Устройство включает основание, имеющее форму, приспособленную для размещения вблизи центрального участка грудной клетки пациента. Устройство также включает ручной привод и практически неэластичный пояс, предназначенный для схватывания грудной клетки пациента. Кроме того, устройство включает преобразователь силы, установленный на основании. Преобразователь силы соединен с приводом и имеет соединители пояса для соединения с противоположными краями пояса. Преобразователь силы предназначен для преобразования силы, прикладываемой вручную к приводу и направленной к грудной клетке, для создания составляющей силы нажатия на грудную клетку. Составляющая сила нажатия на грудную клетку направлена через основание на грудную клетку. Сила, прилагаемая вручную к приводу, преобразуется, в дополнение к составляющей силе нажатия на грудную клетку, в составляющие силы натяжения пояса, приложенные к соединителям пояса и направленные тангенциально по отношению к грудной клетке.
В устройстве предусмотрен преобразователь, содержащий первый и второй узлы. Первый узел содержит пару отстоящих друг от друга параллельных плеч, у которых ближайшие к рукоятке концы жестко соединены друг с другом с помощью первой рукоятки, удобной для захвата рукой. Плечи первого узла, кроме того, жестко соединены на противоположных, ближайших к поясу, концах с помощью первой распорки. Плечи первого узла установлены с возможностью поворота на основании в точке опоры первого узла, находящейся между концами, соединенными с рукояткой, и концами, соединенными с поясом. Второй узел практически подобен первому узлу, и оба узла установлены на основании с возможностью поворота вокруг оси, образуя приспособление, напоминающее ножницы. С помощью силы, прикладываемой к концам, соединенным с рукоятками, осуществляют поворот узлов ножничного типа, которые образуют пару рычагов. Ближайшие к распоркам концы этих рычагов поднимаются навстречу друг другу и натягивают пояс, присоединенный к распоркам.
Задачей изобретения является устройство с гибким поясом, оборачиваемым вокруг грудной клетки пациента с остановкой сердца. Данное устройство осуществляет натяжение пояса при надавливании на грудную клетку, и сочетание этих действий повышает давление в грудной клетке, содействуя кровотоку.
На фиг.1 показан перспективный вид одного из вариантов выполнения изобретения в рабочем положении.
На фиг.2 представлен боковой вид в разрезе, где показаны крайние положения узлов рычагов варианта выполнения изобретения, показанного на фиг.1.
На фиг.3 показана диаграмма приложения сил.
На фиг.4 схематически показан другой преобразователь силы.
На фиг.5 схематически показан еще один преобразователь силы.
На фиг.6 схематически показан еще один преобразователь силы.
На фиг.7 схематически показан еще один преобразователь силы.
На фиг.8 схематически показан еще один преобразователь силы.
На фиг. 9 показан перспективный вид другого варианта выполнения данного изобретения.
На фиг.10 показан перспективный вид еще одного варианта выполнения данного изобретения.
На фиг.11 схематически показан еще один вариант выполнения изобретения.
На фиг. 12 показан перспективный вид варианта выполнения данного изобретения.
На фиг.13 представлен увеличенный перспективный вид варианта выполнения данного изобретения.
На фиг. 14 представлен вид сбоку в разрезе, где показаны крайние положения узлов рычагов варианта выполнения изобретения, показанного на фиг.13.
На фиг. 15 представлен вид сбоку в разрезе, где показана подошва основания.
На фиг.16 представлен вид сбоку в разрезе, где показан еще один вариант подошвы основания.
При описании предпочтительного варианта выполнения изобретения, показанного на чертежах, для ясности использована специальная терминология. Однако данное изобретение не ограничено специальной терминологией, выбранной для его описания, и следует понимать, что каждый технический термин включает все технические эквиваленты, действующие сходным образом для выполнения сходных функций.
На фиг. 1 показано устройство 10, которое является вариантом выполнения изобретения, в рабочем положении на груди и вокруг грудной клетки 12 пациента. Основание 14 представляет собой полужесткую (преимущественно пластмассовую) пластину или блок, предпочтительно с закругленной наружной поверхностью, контуры которой позволяют установить его на центральную часть грудной клетки 12 пациента около грудины. Подошву 92 основания 14 размещают на переднюю часть грудной клетки 12, и эта подошва может иметь адгезионную прокладку 500 (показанную на фиг.15) или присоску 502 (показанную на фиг.16) для прочного удерживания на грудной клетке 12, так что оттягивание основания 14 вызывает оттягивание грудной клетки 12 для снижения давления.
В основании 14 имеется выключатель 70 и две лампочки 72. Кроме того, в основании 14 находится батарейка, индикатор заряда батарейки и звуковой генератор (на фиг.1 не показаны). Зрительный и звуковой сигналы соответствуют частоте, с которой реаниматору нужно прикладывать силу нажатия к устройству 10. Один или более звуковых или зрительных сигналов могут также подсказывать реаниматору необходимость применения вентиляции. В основании 14 также имеется датчик силы, например тензометр, и индикатор 74, показывающий силу воздействия на грудную клетку 12, для предупреждения реаниматора о потенциально возможной травме вследствие избыточной силы. Для ограничения силы воздействия на пациента определенным максимумом может быть дополнительно установлен ограничитель.
Первый узел 16 рычагов состоит из пары отстоящих друг от друга параллельных плеч 22 и 24, изготовленных из высокопрочного легкого материала, такого как пластмасса. Второй узел 18 рычагов состоит из практически аналогичной пары отстоящих друг от друга параллельных плеч 26 и 28. Пара стержней 37 и 38 жестко крепит отстоящие друг от друга параллельные плечи узлов 16 и 18, соответственно. Пара ручных приводов, предпочтительно представляющих собой две цилиндрические рукоятки 30 и 32, удобные для захвата рукой, установлены с возможностью вращения между первым и вторым узлами 16 и 18 рычагов вокруг стержней 37 и 38, соответственно. Пара стержневидных, предпочтительно металлических распорок 34 и 36 (распорка 36 не видна на фиг.1) жестко установлены на концах отстоящих друг от друга плеч на противоположных от рукояток 30 и 32 концах.
Жесткие узлы 16 и 18 рычагов поворачиваются друг относительно друга вокруг поворотной оси 20, предпочтительно болта из нержавеющей стали. Ось 20 проходит в продольном направлении в основании 14 и выходит за пределы каждого из торцов для осуществления крепления с возможностью вращения каждого из плеч 22, 24, 26 и 28.
Узлы 16, 18 рычагов образуют конструкцию, аналогичную ножницам. Такая конфигурация позволяет
преобразовывать малую силу в силу большей величины. Это осуществляется с помощью конструкции, аналогичной ножницам, имеющей пару рычагов с общей опорной осью, которая расположена на некотором
расстоянии от центра рычагов. Большое по величине перемещение рукояток 30 и 32 вызывает сравнительно малое перемещение распорок 34 и 36. Из элементарной физики известно, что работа равна произведению
силы на перемещение, и произведение силы, прикладываемой для перемещения одного конца рычага, на его перемещение должно быть равно произведению силы и перемещения на другом конце рычага. Из закона
сохранения работы следует:
FsDs=FhDh, (1)
где индексом s обозначены сила и перемещение у распорок 34 и 36, а индексом h - сила и
перемещение у рукояток 30 и 32. Из решения уравнения 1 для силы у рукояток 34 и 36 получается:
Fs=(FhDh)/Ds,(2)
Перемещение у распорок 34
и 36 (Ds в уравнении 2) всегда будет меньше, чем перемещение у рукоятки (Dh в уравнении 2). Если перемещения в уравнении 2 взять в скобки, получается:
Fs
=Fh(Dh/Ds),(3)
Поскольку перемещение у распорок меньше, чем перемещение у рукояток, соотношение перемещений в уравнении 3 будет больше 1, и если его умножить
на силу у рукояток, получается сила у распорок, которая больше, чем сила у рукояток. Именно эта сила большей величины у распорок 34 и 36, возникающая под действием силы, прикладываемой к рукояткам,
используется для искусственного создания или усиления кровотока у пациента.
Вращательное движение узлов 16, 18 рычагов является простым и надежным действием, которое может выполнить практически любой человек. Для выполнения этого требуется небольшая сила и создается сила большей величины, прилагаемая к грудной клетке 12 пациента. Сила у распорок 34 и 36 не может быть создана обычным человеком в течение времени, необходимого для оказания помощи пациенту с остановкой сердца, без помощи механического устройства.
Два ограничителя хода 52, 54 из нержавеющей стали установлены с возможностью вращения на плечах 22, 24 и с возможностью скольжения присоединены к плечам 26, 28. Ограничители 52, 54 служат для ограничения относительного вращательного движения узлов 16,18 путем механического ограничения их перемещения. При неограниченном перемещении узлов 16, 18 друг относительно друга может возникнуть избыточная сила сжатия грудной клетки 12, которая может травмировать пациента.
Альтернативой узлам 16, 18 рычагов, показанным на фиг.1, являются узлы 416, 418 рычагов, показанные на фиг. 12. Узлы 416, 418 рычагов содержат отстоящие друг от друга параллельные плечи 422, 424, 426 и 428, соответственно. Установлено, что изогнутая форма плеч 422-428 узлов 416, 418 рычагов более предпочтительна, чем угловая форма плеч узлов 16, 18 рычагов, показанных на фиг.1. Преимущество заключается в основном в средствах ограничения относительного перемещения узлов 416, 418 рычагов. Предпочтительные средства ограничения относительного перемещения более подробно показаны на фиг.14.
Когда плечи 422, 426, показанные на фиг.13, совершают поворот вокруг общей точки опоры, расположенной на оси вращения 430, они поворачиваются по направлению к стопорному пальцу 432. Стопорный палец 432 проходит через одно из трех отверстий, расположенных в стойке 434, жестко закрепленной на основании 414. Плечо 422 имеет три уступа 440, 442 и 444, направленных к стопорному пальцу 432. Плечо 426 имеет три аналогичных уступа 446, 448 и 450. В ослабленном положении, показанном на фиг.14, плечи 422 и 426 имеют зазоры определенной величины между соответствующими уступами. Например, зазор между уступом 442 и уступом 448 имеет определенную величину, когда плечи 422 и 426 находятся в ослабленном положении. При вращательном перемещении плеч 422 и 426 навстречу друг другу величина зазора между ними уменьшается. Для обеспечения того, чтобы зазор между определенной парой уступов не был меньше заданной минимальной величины, стопорный палец 432 помещают в одно из трех отверстий 452, 454 или 456, имеющихся в стойке 434. Каждое отверстие имеет ось, проходящую через определенный уступ. Поскольку три зазора между шестью уступами 440-450 имеют разную величину, положение стопорного пальца 432 в стойке 434 определяет расстояние, на которое могут перемещаться плечи 422 и 426, пока два соответствующих уступа не соприкоснутся со стопорным пальцем 432, ограничивающим дальнейшее перемещение.
Например, на фиг.14 показаны узлы 416, 418 рычагов в ослабленном положении, а пунктиром - в натянутом положении. В натянутом положении, когда стопорная ось 432 расположена в отверстии 456 стойки 434, уступы 440, 446 упираются в стопорный палец 432 и ограничивают перемещение узлов 416, 418 рычагов.
Пояс 40, охватывающий переднюю, боковые и заднюю части грудной клетки, является гибким и практически неэластичным. На наружной стороне пояса 40 отпечатано несколько указателей 50. Пояс 40 прикреплен к распорке 34 с одной стороны грудной клетки 12, проходит вдоль большей части окружности грудной клетки 12 и крепится к другой распорке 36. Когда узлы 16 и 18 поворачивают вокруг поворотной оси 20, пояс 40 натягивается распорками 34 и 36, к которым он прикреплен.
Хотя было отмечено, что пояс 40 проходит вдоль передней, боковых и задней сторон грудной клетки, этот пояс может быть изготовлен из двух или более составных частей, например из двух поясов. Эти два пояса могут проходить от места крепления к распоркам 34, 36 вниз вдоль боковых сторон грудной клетки пациента к местам жесткого крепления с доской, перекрывающей заднюю часть грудной клетки. Таким образом, "пояс, оборачиваемый вокруг грудной клетки", может быть изготовлен из двух или более составных частей, проходящих вдоль участков окружности грудной клетки, в сочетании с другими жесткими или гибкими составными частями.
Ослабленное и наполовину натянутое положения плеч устройства 10 показаны на фиг. 2. Первый и второй узлы 16 и 18 показаны в ослабленном положении и пунктирной линией - в середине натянутого положения. Узлы 16, 18 возвращаются в ослабленное положение с помощью пружины (не показана), которая может представлять собой торсионную пружину, проходящую вокруг оси 20 и соединенную с узлами 16 и 18. Ближайшие к рукояткам концы 80, 82 плеч 22, 26 движутся по дугообразной траектории вниз и друг от друга, а соединенные с поясом концы 84 и 86 плеч 22 и 26 движутся вверх и по направлению друг к другу по дугообразной траектории, проходя такой же угол, как и ближайшие к рукояткам концы 80 и 82. Края пояса 88 и 90 (которые представляют собой сложенные петлей концы пояса 40, присоединенные к распоркам 34 и 36) следуют за концами 84 и 86 плеч в верхнее и более сближенное положение. Поскольку пояс 40 практически неэластичен, его окружность уменьшается под действием силы, прикладываемой к нему распорками 34 и 36, что приводит к натяжению пояса 40 вокруг грудной клетки 12.
Пояс 40 проходит через прорези 44, имеющиеся в опорной доске 42, которую при ее использовании располагают под грудной клеткой 12 пациента. Пояс 40 предпочтительно располагают в узле 43 скольжения, позволяющем поясу 40 скользить вдоль грудной клетки 12 для установки пояса 40 на грудной клетке 12. Опорная доска 42 изготовлена из прочного легкого материала, например пластмассы, и достаточно широка, чтобы перекрыть ширину грудной клетки подавляющего большинства людей. В опорной доске 42 имеется поднимающаяся часть 46, с помощью которой поднимают шею пациента выше его головы для открытия дыхательных проходов; кроме того, в опорной доске 42 предпочтительно имеются рукоятки 250, 252 (показанные на фиг.9) для переноски опорной доски 42 при наличии или отсутствии пациента, лежащего на ней. Опорная доска 42, присоединенный к ней пояс 40 и узлы 16, 18 могут быть подвешены на стену с помощью крюков, проходящих через рукоятки 250, 252, или с помощью другого средства для подвешивания, и она может складываться примерно посередине части для хранения в сложенном виде.
Кислородный баллон 100 и маска 102, показанные пунктирными линиями на фиг.2, размещены в камере 104, находящейся в опорной доске 42. Манометр 103, показывающий количество кислорода в баллоне 100, виден через окно 101. Поднимающаяся часть 46 опорной доски 42 хорошо приспособлена для размещения в ней цилиндрической камеры 104, в которую легко можно поместить кислородный баллон 100. При необходимости маску 102 можно извлечь из отделения 104 и поместить на рот пациента для усиленной вентиляции его легких.
Устройство 10 работает следующим образом, как показано на фиг.1 и 2. Пострадавшего кладут на опорную доску 42, при этом его грудная клетка 12 находится в положении, показанном на фиг.1. Нижняя часть грудной клетки 12 пациента опирается на поверхность опорной доски 42, шея пациента находится на поднятой части 46, а его голова лежит на горизонтальной поверхности, на которой лежит и опорная доска, например, на полу. Основание 14 устройства 10 размещают примерно посередине грудной клетки 12 пациента, вблизи грудины. Затем пояс 40 протягивают вверх от опорной доски 42 между руками и грудной клеткой 12 и вокруг противоположных сторон грудной клетки 12, в соответствии с контуром грудной клетки 12 в расслабленном состоянии. Пояс 40 по возможности располагают как можно выше на грудной клетке 12 и как можно выше под предплечьями.
Затем пояс 40 пропускают вокруг распорок 34, 36, сначала пропуская между распорками 34, 36 и основанием 14. Основание 14 устанавливают более точно по центру грудной клетки 12 путем приведения в соответствие указателей 50 пояса 40 на обеих сторонах от основания 14. Указатели 50 представляют собой буквенно-цифровые символы, расположенные на равных расстояниях друг от друга по длине пояса 40, предпочтительно идентично расположенных на обоих концах пояса 40. Разумеется, указателями могут быть цветные полосы или другие символы.
Когда пояс 40 пропускают вокруг распорок 34, 36, концы пояса 40 отгибают назад на часть пояса 40, соприкасающуюся с грудной клеткой 12, и закрепляют на этой части застежками. Перед закреплением следует привести в соответствие указатели 50 у обеих распорок 34, 36. Например, наибольшей видимой цифрой на поясе 40, показанном на фиг.1, является цифра 3. В этом случае та же цифра (3) должна быть наибольшей видимой цифрой у обеих распорок 34, 36, и это показывает, что одинаковая длина пояса 40 проходит от опорной доски 42 к распорке 34 и к распорке 36, и поэтому основание 14 располагается по центру грудной клетки 12.
После закрепления пояса 40 к распоркам 34, 36 пальцы 60, 62 ограничителей хода вставляют в отверстия 1 и 4 плеч 26, 28. Поскольку цифра 3 является наибольшей видимой цифрой на поясе 40, ограничительные пальцы 60, 62 устанавливают в самые дальние отверстия от центра из шести отверстий 1-6 в плечах 26, 28. Если бы наибольшей видимой цифрой на поясе 40 была цифра 2, то были бы использованы центральные отверстия 2 и 5 из шести отверстий 1-6 на поворотных плечах 26, 28, поскольку цифра 2 означает, что величина окружности грудной клетки больше, чем в том случае, когда наибольшей видимой цифрой является 3. Если наибольшей видимой цифрой является 2, длина хода выше, чем в случае, когда наибольшей видимой цифрой является 3. Это означает, что при большей окружности грудной клетки устройство должно вызывать большее сжатие грудной клетки 12.
Если используют узлы 416, 418 рычагов, показанные на фиг.1, то наибольшее видимое число на поясе 40 обозначает положение стопорного пальца 432 в стойке 434. Например, поскольку на фиг. 1 наибольшей видимой цифрой на поясе 40 является цифра 3, то стопорный палец 432 нужно поместить в отверстие 456 рядом с которым имеется указатель "3".
Когда устройство 10 установлено, пояс 40 протянут вокруг грудной клетки 12, основание 14 установлено по центру, а ограничители 52, 54 находятся в нужном положении в соответствии с видимыми указателями 50 на поясе 40, реаниматор нажимает на выключатель 70. При этом лампочки 72 выдают периодический видимый сигнал, а основание 14 производит периодический звуковой сигнал, синхронный с лампочками 72. Затем спасатель берет руками рукоятки 30, 32 и с помощью направленной вниз силы по направлению к грудной клетке 12 нажимает на рукоятки 30, 32, поворачивая их вокруг поворотной оси 20, тем самым поворачивая плечи 22, 24, 26, 28 по дугообразной траектории вокруг оси 20. Это вращательное движение вызывает поворот распорок 34, 36 на концах плеч, противоположных рукояткам 30, 32, вокруг поворотной оси 20 в направлении от грудной клетки 12, но с меньшим перемещением, чем рукоятки 30, 32. Поворот распорок 34, 36 вызывает сближение концов пояса 40 друг к другу, что натягивает пояс 40 вокруг грудной клетки 12, поскольку пояс 40 является неэластичным, натяжение пояса 40 вызывает сдавливание грудной клетки 12. Дугообразное движение рукояток 30, 32 ограничено максимальной величиной, установленной ограничителями 52, 54 хода, когда пальцы 60, 62 контактируют с краями прорезей 64, 66. Реаниматор снимает давление, оказываемое на рукоятки 30, 32, а затем вновь создает его после того, как рукоятки 30, 32 возвращаются в свое исходное положение.
Путем периодического нажатия направленной вниз силой на рукоятки 30, 32 и их отпускания (предпочтительно согласованного с сигналом лампочек 72) реаниматор циклически натягивает и ослабляет пояс 40 вокруг грудной клетки 12 пациента. Основание 14 сосредоточивает некоторую часть силы натяжения пояса в центре грудной клетки 12 и предотвращает травмирование грудной клетки узлами 16, 18 ножничного типа. Пояс 40, натягиваемый вокруг грудной клетки 12, представляет собой механизм "насоса грудной клетки", используемый для искусственного создания кровотока у пациента с остановкой сердца путем приложения силы сжатия по окружности к большой площади. Большая сила сжатия появляется за счет рычажного устройства, создаваемого узлами 16, 18 ножничного типа, а большая площадь соответствует охвату грудной клетки 12.
При воздействии на первый узел 16 и второй узел 18 силой, направленной вниз к грудной клетке, подошва 92 основания движется по траектории, направленной, предпочтительно перпендикулярно, к поверхности грудной клетки под действием силы, направленной вниз и действующей на рукоятки 30, 32. Поэтому каждое нажатие на первый и второй узлы 16, 18 вызывает направленное вниз нажатие на центр грудной клетки со стороны основания 14. Это представляет собой механизм "сердечного насоса", вызывающий кровоток путем надавливания на сердце, осуществляемого между спиной и грудиной.
Сжатие органов с использованием данного изобретения использует как "насос грудной клетки" (натяжение и ослабление пояса), так и "сердечный насос" (нажатие на грудную клетку основанием 14) для продвижения крови по сосудам и, при отпускании, возвращения крови в органы. При каждом повышении давления кровь выдавливается из органов (а воздух - из легких) и попадает в сосудистую систему. При отпускании другая кровь заходит внутрь. Поскольку вены имеют ряд односторонних клапанов периодическое повышение и понижение давления внутри грудной клетки согласно данному изобретению создает искусственный кровоток, снабжающий необходимыми веществами жизненно важные органы, такие как мозг, что увеличивает шансы пациента на выживание.
Поворотные узлы 16, 18 составляют преобразователь силы, преобразующий направленную вниз силу надавливания на грудную клетку, приложенную к рукояткам 30, 32, в несколько составляющих сил. Эти составляющие силы включают направленную вниз силу, с которой основание 14 воздействует на грудную клетку 12, и две равные тангенциальные силы, с которыми распорки 34, 36 воздействуют на пояс 40. Силы приложены тангенциально к грудной клетке 12, так как пояс 40, охватывающий грудную клетку 12 и плотно натягиваемый, должен быть тангенциален к поверхности грудной клетки 12, если он контактирует с грудной клеткой по бокам грудной клетки, как показано на фиг.1. Узлы 16, 18 составляют преобразователь сил, который является устройством, преобразующим силу, приложенную вручную к рукояткам 30, 32 и направленную к грудной клетке 12, в составляющие, описанные выше (а именно, в силу надавливания на грудную клетку и пару сил натяжения пояса).
Преобразователь для преобразования описанной выше приложенной силы в составляющие силы включает все варианты выполнения предпочтительного преобразователя сил. Преобразователь может не просто перенаправить конкретную силу, но может усиливать, уменьшать ее или подавать сигнал устройству для создания других сил при приложении силы.
Сила, необходимая для создания давления в грудной клетке, достаточного для создания кровотока, может быть создана средним человеком, если в устройстве правильно утилизуется приложенная сила. В положении, в котором обычно находится пациент с остановкой сердца, реаниматор, как правило не прибегая к рычагам, не может создать силу, направленную вниз на грудную клетку пациента, достаточную для создания необходимого давления в грудной клетке без риска травмирования. Устройство согласно данному изобретению использует силу, которую может создать средний человек, и преобразует приложенную силу в составляющие силы, действующие в необходимых направлениях, при этом ограничивая максимальное сжатие грудной клетки для предотвращения ее травмы.
Преобразователь силы, описанный выше, может рассматриваться как свободно лежащее тело, показанное на фиг.3, на которое действует сила 112, направленная вниз на преобразователь 110. Противодействующая сила 114 действует со стороны грудной клетки на преобразователь 110 как реакция на действие приложенной силы 112. Тангенциальные силы 116, 118 представляют собой силы, с которыми пояс, проходящий тангенциально вокруг грудной клетки, тянет преобразователь 110. Преобразователь 110 преобразует направленную вниз силу 112 в составляющие силы 120, 122, 124. Составляющая сила 120 направлена на грудную клетку в направлении, аналогичном приложенной силе 112. Составляющие силы 122 и 124 создают тангенциальную силу натяжения на пояс, тангенциальный по отношению к грудной клетке пациента.
Предпочтительным вариантом выполнения данного изобретения является одно устройство, которое авторы считают предпочтительным для преобразования направленной вниз силы 112 в три составляющие силы 120, 122, 124. Авторам известно о том, что много устройств эквивалентны предпочтительному варианту и могут его заменить для осуществления преобразования сил, описанного с помощью фиг. 3. Хотя невозможно перечислить все механические устройства, известные специалистам, по преобразованию приложенной силы в необходимые составляющие силы, некоторые из таких вариантов представлены здесь. Однако этот список не является исчерпывающим, и существуют другие варианты, очевидные для специалистов.
На фиг. 4 схематически показан кулачок 140 и пара ведомых звеньев 142, 144. После приложения направленной вниз силы кулачком 140 на пару скошенных поверхностей 143, 145, ведомое звено 142 скользит вправо, а ведомое звено 144 скользит влево, оказывая при этом силовое воздействие на присоединенные к ним края пояса, натягивая этот пояс. Кулачок 140 скользит вниз вдоль наклонных поверхностей ведомых звеньев 142, 144 до достижения горизонтальных поверхностей 146, 148, где он резко останавливается, воздействуя направленной вниз силой на поверхность под ведомыми звеньями 142, 144, которая может быть основанием по данному изобретению. Устройство фиг.4 является эквивалентным вариантом предпочтительного устройства преобразователя сил.
На фиг.5 схематически показаны первый эксцентрик 150 и второй эксцентрик 152, установленные с возможностью поворота на основании 154. Ручной привод 156 присоединен к второй оси каждого эксцентрика. Два края 158 и 160 пояса обернуты вокруг эксцентриков 150 и 152 соответственно. При приложении направленной вниз силы к приводу 156 эксцентрики 150 и 152 поворачиваются вокруг поворотных осей, воздействуя силой на края 158, 160 пояса, что вызывает натяжение пояса. Эксцентрики 150, 152 при достаточной величине направленной вниз силы, действующей на привод 156, толкают основание 154, как и в предпочтительном варианте выполнения. Устройство, представленное на фиг.5, является вариантом, эквивалентным предпочтительному варианту выполнения.
На фиг. 6 схематически показан другой вариант, эквивалентный предпочтительному варианту выполнения, включающий привод 170, к которому приложена направленная вниз сила. Привод 170 имеет с двух сторон зубчатые поверхности 172, которые сцеплены с парой шестерен 174 и 176. Шестерни 174, 176 установлены с возможностью вращения на основании 178, два края 180 и 182 пояса обернуты вокруг барабанов 184 и 186 при каждой из шестерен 174 и 176. Зубчатая поверхность 172 при приложении направленной вниз силы к приводу 170 вызывает вращение сцепленных с ней шестерен 174, 176, прилагая силу к краям 180 и 182 пояса. Привод 170 при некоторой величине приложенной силы толкает основание 178, воздействуя направленной вниз силой на основание 178, как и в предпочтительном варианте выполнения.
Другой альтернативой является механическое устройство 260, эквивалентное предпочтительному варианту, которое показано на фиг.10. Устройство 260 имеет два поворотных плеча 262 и 264, поворачивающихся вокруг поворотной оси 266, находящейся на основании 268. Пояс 270 соединен двумя противоположными продольными краями с плечами 262 и 264. Основание 268 устанавливают на грудной клетке 272 пациента, пояс 270 протягивают по окружности вокруг грудной клетки 272 и крепят к рукояткам 262 и 264. Направленная вниз сила приложена к рукояткам 262, 264, натягивающим пояс 270 при повороте плеч 262, 264 вокруг поворотной оси 266. В дополнение к натяжению пояса 270 основанием 268 надавливают вниз на грудную клетку 272.
На фиг.11 показано устройство с двумя камерами, имеющее основание 300 и два поворотных плеча 302 и 304. Две пружины 306 и 308 удерживают два плеча 302, 304 направленными вверх внутри камеры 310. Плунжер 312 удерживается на некотором расстоянии от камеры 310 пружиной 314. Пояс 316 присоединен к плечам 302, 304. При нажатии вниз на плунжер 312 плечи 302 и 304 поворачиваются против часовой стрелки и по часовой стрелке соответственно. Это вращение натягивает пояс 316, и грудная клетка пациента сдавливается натянутым поясом 316, а также основанием 300, особенно когда плунжер 312 достигает нижней границы камеры 310.
Имеется много вариантов, в которых показаны другие устройства для преобразования приложенной силы в нужные составляющие силы. Большинство из описанных выше устройств представляет собой чисто механические эквиваленты предпочтительного варианта выполнения. Как легко может установить специалист, имеется много других различного типа заменителей предпочтительного варианта выполнения. Эти устройства эквивалентны предпочтительному варианту или одному из альтернативных вариантов, описанных выше и показанных на чертежах. Помимо чисто механических альтернатив предпочтительному варианту можно, разумеется, комбинировать механические, электрические, гидравлические и многие другие элементы для получения эквивалентного заменителя предпочтительного варианта. Эти комбинированные эквиваленты обсуждаются ниже.
На фиг.7 схематически показан комбинированный механическо-электрический эквивалент, включающий привод 200 и электрический двигатель 204, присоединенный к основанию 204. В двигателе 202 два края пояса 206, 208 присоединены к ведущему валу 210. При нажатии на привод 200 выключатель 212, действующий при нажатии, включает двигатель 202, вращающий ведущий вал 210 и воздействующий линейной силой на края 206, 208 пояса. Когда сила приложена к приводу 200, эта направленная вниз сила передается через основание 204 на грудь пациента, который лежит непосредственно под основанием 204. Вариант выполнения, показанный на фиг.7, является эквивалентом предпочтительного варианта.
На фиг.8 показан еще один эквивалент данного изобретения в схематическом виде, включающий гидравлический цилиндр 220, магистрали 222, 224 для текучей среды и поршни 226, 228, установленные с возможностью скольжения внутри цилиндра 220. Концы 230, 232 пояса присоединены к поршням 226, 228. При воздействии на привод 234 гидравлическую текучую среду накачивают в гидравлический цилиндр 220, что вызывает продольное перемещение поршней 226, 228 навстречу друг другу, тем самым осуществляя силовое воздействие на края 230, 232 пояса. Воздействие на привод 234 осуществляют направленной вниз силой, при этом происходит воздействие такой же силы на грудную клетку пациента, лежащего непосредственно под гидравлическим цилиндром 220.
Привод 234 может быть соединен с центральным поршнем, который сжимает текучую среду в гидравлическом цилиндре. При воздействии на привод 234 гидравлическая текучая среда внутри цилиндра подвергается сжатию, передается по магистралям 222, 224 и движет поршни 226, 228 по направлению внутрь, как описано выше. Этот вариант также является эквивалентом предпочтительному варианту.
Можно присоединить исполнительный механизм, такой как первичный двигатель, к устройству 10 для использования в качестве привода, воздействующего горизонтальной силой на узлы 16, 18 рычагов для их автоматической активации регулярно через периодические интервалы. Как показано на фиг.9, исполнительный механизм 254 имеет трос 256, присоединенный к поясу 258. Устройство, воздействующее механической силой на пояс 258, может быть расположено в исполнительном механизме 254, а на трос 254 может быть оказано вращательное или горизонтальное возвратно-поступательное воздействие для натяжения и ослабления пояса 258. В другом варианте привод, натягивающий и ослабляющий пояс 258, может быть расположен под поясом 258, а трос или кабель 256 просто передает электрическую энергию или давление текучей среды к приводу. В исполнительном механизме 254 может быть использована компьютерная регулировка времени приложения силы.
Для обеспечения того, что легкие пациента могут расширяться на требуемую величину, может потребоваться установить индикатор полного расслабления в устройство по данному изобретению. Этот индикатор должен иметь какие-либо средства для подачи сигнала реаниматору, когда не достигается полное снятие напряжения пояса. Этот индикатор может включать максимальный выключатель, магнитное реле или контакты на основании 14, на которые опираются узлы 16, 18 рычагов в ослабленном положении.
Вместо индикатора полного ослабления к узлам 16, 18 рычагов может быть добавлен механизм, предотвращающий приложение силы к рукояткам 30, 32 до тех пор, пока не произойдет полное ослабление (и возвращение в ослабленное положение). Для этой цели может быть использован храповой механизм, имеющий дискретные промежутки. Кроме того, такие механизмы обычно используют в электрических обжимных инструментах для свободных зажимов.
В преобразователь силы можно встроить механизм для накопления и быстрого высвобождения энергии в ходе приложения направленной вниз силы. Быстрое высвобождение может происходить при снятии направленной вниз силы с приложением к грудной клетке кратковременной силы большой интенсивности вместо длительного приложения силы, как в предпочтительном варианте выполнения.
Предпочтительно, чтобы устройство, находящееся сверху на грудной клетке пациента, было бы как можно более легким. Причина этого заключается в том, что после полного сжатия грудной клетки пациента любой вес, находящийся сверху на грудной клетке, может препятствовать расширению грудной клетки после снятия силы сжатия. Снижение этого веса до минимума уменьшает нежелательное остаточное сжатие грудной клетки при ее расслаблении и расширении.
Адгезионная подушка 500, показанная на фиг.15, может содержать электрод, электрически присоединенный к генератору напряжения обычным известным способом. Адгезионная подушка 500 может быть использована вместе с одним или более электродами 504, расположенными вдоль длины пояса 506 или встроенными в опорную доску 508. Эти электроды используют обычным образом для подачи электрического тока на грудную клетку 510 пациента с целью дефибрилляции сердца пациента. Любое сочетание двух или более электродов может быть использовано для подачи электрического тока для дефибрилляции сердца.
Электроды 504 могут быть установлены в нескольких положениях вдоль длины пояса 506 или в опорной доске 508, но предпочтительно должен быть как минимум один электрод в основании 512 (например, в адгезионной подушке 500, выполняющей роль электрода) в дополнение по меньшей мере к еще одному электроду 504. Причина, по которой желательно, чтобы электрод находился по меньшей мере в основании 512, заключается в том, что при наибольшей степени сжатия грудной клетки 510 расстояние между передней и задней наружной поверхностью грудной клетки 510 будет минимальным, и основание 512 будет находиться ближе к сердцу, чем к любой другой точке в течение всего цикла сжатия/расширения. В этой точке существует минимальное сопротивление протеканию электрического тока, что дает наибольшую величину тока, проходящего через сердце, с наименьшей вероятностью повреждения тканей грудной клетки 510 пациента.
Электроды 504 могут быть установлены не только по окружности вокруг грудной клетки 510, но также и в тех же местах окружности, но на различных продольных расстояниях.
Предпочтительно, чтобы были предусмотрены средства, ограничивающие движение узлов 416, 418, показанных на фиг.12, чтобы они имели равные перемещения относительно основания. Нежелательно, чтобы один из узлов двигался в одну сторону больше, чем другой узел, так как это вызывает дисбаланс приложенных сил, что может привести к травмированию пациента. Травмирование происходит, когда к одной из сторон основания приложена сила большей величины, чем к другой. Это может произойти, если один из двух узлов 416, 418 проходит существенно больший путь, чем другой узел. Одним из средств ограничения их относительного перемещения является палец, заходящий в скошенные прорези плеч рычагов. Другим является шестеренчатый механизм, соединенный с обоими узлами 416 и 418.
Хотя подробно были описаны лишь некоторые предпочтительные варианты выполнения данного изобретения, следует понимать, что возможны различные модификации изобретения, не выходящие за его пределы и объем притязаний, определяемый формулой изобретения.
Реферат
Изобретение относится к реаниматологии и применяется для сжатия грудной клетки при остановке сердца. Устройство включает гибкий практически неэластичный пояс, охватывающий грудную клетку пациента и присоединенный к преобразователю силы. Преобразователь силы преобразует направленную вниз силу в составляющую силу, направленную на грудную клетку, и в две составляющие силы натяжения пояса. Преобразователь силы включает два узла рычагов, в каждом из которых имеются два отстоящих друг от друга плеча, установленных с возможностью поворота на основании. Согласно способу лечения основание устройства располагают вблизи грудины пациента, а края пояса присоединяют к одному из концов каждого узла рычагов. На противоположные, ближайшие к рукояткам концы узлов рычагов надавливают по направлению к грудной клетке, что вызывает натягивание пояса и надавливание на грудную клетку. Выполнение устройства и заявленный способ, в котором используется устройство для сжатия грудной клетки, обеспечивают создание кровотока и повышение эффективности реанимационных мероприятий. 3 с. и 37 з.п. ф-лы, 16 ил.
