Автоматизированное устройство для экстренного восстановления кровообращения

Автоматизированное устройство для экстренного восстановления кровообращения
Полезная модель относится к области медицинской техники для экстренного восстановления кровообращения и экстракорпоральной мембранной оксигенации, и представляет собой устройство со средствами бесконтактной гидродинамической сенсорики, предназначенное для полного или частичного замещения кровообращения пациента при острой сердечной недостаточности, а также насыщения крови кислородом (оксигенации) при тяжелой острой дыхательной недостаточности.
Известно устройство «Сердечно-легочный аппарат и методы для сохранения жизни» [«Cardiopulmonary apparatus and methods for preserving life», US 20150141897 A1, (2015)], который состоит из резервуара, центробежного насоса, оксигенатора, артериального фильтра, датчиков давления, пузырьков, потока, и системы магистралей.
Известно устройство «Метод и аппарат для сердечной реанимации» [«Method and apparatus for cardiac resuscitation», EP 1667767 A1, (2006)], включающее в себя средства для обеспечения экстракорпорального кровообращения в течение определенного времени, чтобы снизить гипоксию миокарда; средства для доставки серии терапевтических электрических импульсов, способных к деполяризации, по меньшей мере, части миокарда сердца. Также в состав устройства входит датчик определения уровня кислорода в крови.
Известно устройство «Аппарат для обеспечения экстракорпоральной циркуляции крови» [«Apparatus for making extracorporeal blood circulation available)), US 20080171960 A1, (2008)], включающее базовый модуль с устройством управления и модуль пациента, с помощью разъема соединенный с базовым модулем. Устройство состоит из венозных и артериальных перфузионных магистралей, резервуара для крови, насоса для крови (роликового), оксигенатора, артериального фильтра, датчика пузырьков.
Известно устройство «Мобильная система для экстракорпорального жизнеобеспечения и связанные методы» [«Mobile extracorporeal life support systems and related methods», WO 2017013500 A2, (2017)], включающее в себя основные элементы экстракорпорального контура: перфузионные магистрали, насос, оксигенатор, датчики давления, пузырьков.
Известно устройство «Устройство привода насоса для восстановления кровообращения и оксигенации крови пациента» [RU 2617093 С1, (2016)], которое состоит из блока привода насоса, блока контроля параметров перфузии, блока контроля насыщения перфузата кислородом, блока контроля объемного расхода перфузата, блока звуковой и световой индикации и блока дистанционного управления, связанных с центральным микроконтроллером.
Данные устройства относятся к классу перфузионных устройств для обеспечения циркуляторной поддержки у пациентов с остановкой сердечной деятельности в случаях, когда методы стандартного протокола сердечно-легочной реанимации (СЛР) не приводят к восстановлению спонтанной циркуляции.
Основным недостаткам данных устройств является отсутствие в их составе систем контроля и индикации, обеспечивающих безопасность и эффективность экстракорпорального кровообращения, а именно: системы детектирования пузырьков воздуха, системы измерения скорости потока перфузата, системы измерения температуры перфузата, системы определения уровня кислорода в крови. Кроме этого, все описанные устройства, кроме одного (устройство «Мобильная система для экстракорпорального жизнеобеспечения и связанные методы» [«Mobile extracorporeal life support systems and related methods», WO 2017013500 A2, (2017)]) имеют время развертывания и подключения к пациенту, превышающее 15 минут, что ассоциировано с высоким риском развития необратимых изменений в организме, и тогда процедура экстракорпорального кровообращения не принесет желаемого эффекта. В свою очередь, устройство «Мобильная система для экстракорпорального жизнеобеспечения и связанные методы» [«Mobile extracorporeal life support systems and related methods», WO 2017013500 A2, (2017)] несмотря на приемлемое время развертывания и установки, состоит из нескольких блоков, что усложняет его эксплуатации в экстренных ситуациях.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является «Устройство привода насоса для восстановления кровообращения и оксигенации крови пациента» [RU 2617093 С1, (2016)]. Устройство имеет в своем составе следующие блоки: блок привода насоса, блок контроля параметров перфузии, блок контроля насыщения перфузата кислородом, блок контроля объемного расхода перфузата, лейкоцитарный фильтр, оксигенатор, блок управления и энергопитания насоса, датчики давления, оксигенации, температуры, аккумуляторная батарея, блок звуковой и световой индикации и блок дистанционного управления, связанные с центральным контроллером, инвазивный датчик давления на выходе из венозной канюли, инвазивный датчик давления на входе в артериальную канюлю, инвазивный датчик температуры.
Недостатками рассмотренного прототипа являются отсутствие неинвазивного датчика детектирования пузырьков воздуха, что повышает опасность для пациента в случае попадания пузырьков воздуха в перфузионный контур устройства, а также отсутствие одноразового блока, который содержит в себе заранее собранный, одноразовый перфузионный контур, что усложняет и удлиняет во времени процесс подготовки прототипа к проведению реанимационных мероприятий.
Цель - создание автоматизированного устройства со средствами бесконтактной гидродинамической сенсорики, предназначенного для полного или частичного замещения кровообращения пациента при внезапной остановке сердечной деятельности, а также насыщения крови кислородом (оксигенации) при тяжелой острой дыхательной недостаточности, лишенного недостатков прототипа.
Предложено автоматизированное устройство для экстренного восстановления кровообращения, включающее базовый и одноразовый блоки. Базовый блок состоит из привода перфузионного насоса, аккумуляторной батареи, устройства управления параметрами перфузии и отображения информации, средства управления и обработки данных, неинвазивного датчика измерения расхода перфузата и неинвазивного датчика детектирования пузырьков воздуха, объединенных в одном корпусе, датчика измерения температуры на выходе из оксигенатора, датчика измерения температуры на входе в артериальную канюлю датчика измерения сатурации кислорода в крови. Одноразовый блок представляет собой собранный перфузионный контур, включающий в себя насос одноразовый, оксигенатор, датчик инвазивного давления на выходе из венозного русла пациента, датчик инвазивного давления на выходе из одноразового насоса, датчик инвазивного давления на выходе из оксигенатора, датчик инвазивного давления на входе в артериальное русло пациента, фильтр крови и порт для забора проб крови.
Задачей полезной модели является автоматизация процесса экстракорпорального кровообращения для сохранения и поддержания жизненно-важных функций организма у пациентов с остановкой сердечной деятельности.
Задача автоматизации может быть решена за счет одновременного применения совокупности следующих технических решений:
а) применение алгоритмов функционирования, обеспечивающих поддержание заданного уровня расхода перфузата в контуре в автоматическом режиме;
б) наличие неинвазивного датчика детектирования пузырьков воздуха;
в) наличие автоматической системы детектирования пузырьков воздуха, позволяющей снизить вероятность возникновения воздушной эмболии;
г) выдача рекомендаций оператору по изменению уровня подачи кислорода в оксигенатор на основе показаний неинвазивного датчика измерения сатурации кислорода в крови.
На фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 представлено автоматизированное устройство для экстренного восстановления кровообращения.
Устройство содержит блок базовый 1, включающий в себя привод перфузионного насоса 2, аккумуляторную батарею 3, устройство управления параметрами перфузии и отображения информации 4, средства управления и обработки данных 5, неинвазивного датчика измерения расхода перфузата и неинвазивного датчика детектирования пузырьков воздуха, объединенных в одном корпусе 6, датчиков определения температуры на выходе из оксигенатора и на входе в артериальную канюлю (не показаны), датчик измерения сатурации кислорода в крови (не показан).
Кроме этого, устройство включает в себя блок одноразовый 7, представляющий собой заранее подготовленный, собранный перфузионный контур, состоящий из: насоса одноразового 8, оксигенатора 9, датчика инвазивного давления на выходе из венозного русла пациента 10, датчика инвазивного давления на выходе из одноразового насоса 11, датчика инвазивного давления на выходе из оксигенатора 12, датчика инвазивного давления на входе в артериальное русло пациента (не показан), порта для забора проб крови 13 и фильтра крови 14.
От известных устройств описанное устройство отличается тем, что оно имеет в своем составе всего лишь один базовый блок и собранный одноразовый блок расходных материалов, что упрощает эксплуатацию и сокращает время развертывания и подключения к пациенту; имеет в своем составе аккумуляторную батарею, позволяющую осуществлять автономную работу в течение длительного времени; имеет в своем составе неинвазивный датчик детектирования пузырьков воздуха; имеет в своем составе четыре инвазивных датчика давления, что позволяет измерять и контролировать уровень давления на каждом участке перфузионного контура, определять проблемные участки перфузионного контура в случае внештатной ситуации, оценивать степень эффективности работы одноразового насоса, имеет в своем составе два датчика определения температуры, что позволяет точнее контролировать температуру перфузата во время процесса перфузии.
Устройство работает следующим образом.
В устройстве действует один канал циркуляции кровеносного потока: из вены пациента в артерию пациента. Оператор через устройство управления параметрами перфузии и отображения информации устанавливает требуемый конечный расход перфузата в перфузионном контуре. Контроллер устройства, получая информацию от устройства управления параметрами перфузии, управляет скоростью вращения бесколлекторного двигателя. Одноразовый насос, соединенный с валом бесколлекторного двигателя, создает поток перфузата. Средство управления и обработки данных, анализируя информацию, получаемую от инвазивных датчиков давления 11 и 12, неинвазивного датчика расхода 7 действует согласно алгоритму поддержания заданного расхода перфузата, в результате чего система управления регулирует скорость вращения бесколлекторного двигателя.
Устройство управления параметрами перфузии обеспечивает оператору автоматический режим работы системы детектирования пузырьков воздуха, который работает следующим образом: в случае обнаружения пузырьков воздуха в магистрали, неинвазивный датчик детектирования пузырьков воздуха передает в средство управления и обработки данных информацию о регистрации обнаруженных пузырьков воздуха, далее устройство управления параметрами перфузии и отображения информации сигнализирует оператору о прохождении пузырьков воздуха в канале с помощью звуковой сигнализации и графической индикации, которая отображается на устройстве отображения информации, и что его необходимо выпустить из одной из воздушных ловушек: из оксигенатора или из фильтра крови.
Для повышения уровня автоматизации устройства в системе управления предусмотрен алгоритм выдачи рекомендаций оператору по изменению уровня подачи кислорода в оксигенатор. Неинвазивный датчик измерения сатурации кислорода в крови передает информацию в средство управления и обработки данных, которое по результатам обработки полученной информации передает ее на устройство отображения информации в виде графического численного индикатора уровня насыщения крови кислородом. Оператор в зависимости от уровня насыщения крови кислородом регулирует подачу кислорода.
Технический результат заключается в возможности поддержания заданного уровня расхода перфузата в контуре в автоматическом режиме за счет применения специализированного алгоритма функционирования, замкнутого на неинвазивный датчик измерения расхода перфузата.