ПРОКЛАДКА ГРУДНОЙ КЛЕТКИ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УСТРОЙСТВА СЕРДЕЧНО-ЛЕГОЧНОЙ РЕАНИМАЦИИ
CHEST PAD FOR AUTOMATED DEVICE FOR CARDIOPULMONARY RESUSCITATION

Область техники
Область техники, к которой относится настоящее изобретение, связана с устройством прокладки для передачи силы к передней стенке грудной клетки во время сердечно-легочной реанимации (CPR) и с устройством для CPR, снабженным таким устройством прокладки.
Предшествующий уровень техники
Внезапная остановка сердца (SCA) является одной из главных причин смерти в западном мире. Возникающая в результате ишемия всего тела после SCA нарушает широкий диапазон клеточных процессов, приводя к тяжелому повреждению клеток и смерти, если экстренное медицинское вмешательство недоступно. Известно, что вероятность выживания после внезапной остановки сердца уменьшается линейно со скоростью 7-10% за минуту времени остановки.
Сердечно-легочная реанимация (CPR) может выполняться всякий раз, когда пациент испытывает внезапную остановку сердца. Процедура состоит, в частности, в выполнении регулярных и ритмических сжатий грудной клетки, нажимая на грудину пациента со скоростью приблизительно 100 нажатий в минуту. Успешная CPR требует, чтобы давление прикладывалось к грудной клетке и может быть очень трудно осуществлять соответствующие, высококачественные ручные нажатия на грудную клетку с соответствующими давлениями. Поскольку CPR является ключом для выживания, были разработаны механические автоматизированные устройства (A-CPR), чтобы заменить малонадежную, часто прерывающуюся, трудно контролируемую и иногда продолжительную по времени ручную CPR. Травма передней стенки, вызванная CPR, может быть уникальным, отрицательным сопутствующим фактором при выживании после реанимации.
На рынке появились различные автоматизированные устройства CPR. Первый тип устройства CPR использует такие способы, как пневматика, чтобы приводить в движение нажимающий стержень с чашей, приложенной к груди пациента. Другой тип автоматизированной CPR имеет электрический привод и использует большую ленту вокруг грудной клетки пациента, которая ритмично сжимается, чтобы получать сжатия грудной клетки. Частота сжатия фиксируется и точно управляется, чтобы достигать высококачественных сжатий грудной клетки.
Патентная публикация US 20040230140 А1 описывает тип A-CPR, в котором компрессионная прокладка устанавливается на грудь пациента. Прокладка выполнена небольшой, имеет круглую форму и сосредотачивает силу на небольшой площади. Прокладка не адаптирует свой угол или форм-фактор, так что к ребрам, образующим угол с горизонталью, при нажатии прикладывается сила, даже большая, чем при нажатии только на часть прокладки. Из-за этого угла грудной клетки сила имеет радиальную и тангенциальную составляющие и прокладка будет создавать сдвигающую силу вдоль грудной клетки. Дополнительно, во время использования может также происходить перемещение прокладки.
Ручные, так же как автоматизированные системы, часто вызывает травму, такую как переломы ребер или грудины, поражения слоя кожи и все виды внутренних травм. К важным проблемам устройств CPR относятся большие времена настройки, низкая стабильность во время работы устройства, а также рекомендации и клиническое подтверждение, что для оптимальных характеристик прикладывается недостаточная сила. Даже при "относительно малых" силах, используемых в известных автоматизированных устройствах CPR, сообщают о серьезных и фатальных повреждениях. Плохой контакт между прокладкой и передней стенкой грудной клетки, а также смещение прокладки для CPR за счет плохой стабильности и высоких локальных давлений на поверхности грудной клетки были связаны с повышенной частотой травм передней и боковой стенок грудной клетки.
Также, о многих таких проблемах сообщалось для ручной CPR. Даже для обученных людей трудно правильно расположить руки на передней стенке грудной клетки, чтобы эффективно передавать силу. Как малая сила, так и связанная с CPR травма оказывают значительное влияние на результат реанимации.
Сущность изобретения
Было бы желательно разработать устройство прокладки, оптимизирующее передачу силы сжатия во время сжиманий грудной клетки, и устройство CPR, оборудованное таким устройством прокладки.
Было бы также желательно разработать устройство прокладки, минимизирующее травму, создаваемую у пациента. Кроме того, было бы желательно иметь устройство с элементом прокладки, который тесно следует за контуром тела пациента во время всех рабочих фаз CPR.
Чтобы решить по меньшей мере одну из этих проблем и/или другие проблемы, устройство прокладки для передачи силы к передней стенке грудной клетки во время сердечно-легочной реанимации, соответствующее изобретению, содержит по меньшей мере два элемента прокладки, выполненные с возможностью расположения на поверхности передней стенки грудной клетки, шарнирный механизм, соединяющий по меньшей мере два элемента прокладки, по меньшей мере два элемента прокладки, подвижно прикрепленные к шарнирному механизму, так что шарнирный механизм скоординированно реагирует на приложенную силу, когда к пациенту применяют сжатия грудной клетки.
Обеспечивая устройство прокладки с шарнирным механизмом, соединяющим элементы прокладки, может быть достигнута оптимальная передача силы. Скоординированная реакция шарнирного механизма на приложенную силу или, другими словами, на противодействующую силу передней стенки грудной клетки, когда прикладывается сжимающая сила, позволяет элементам прокладки тесно следовать за контуром передней стенки грудной клетки во время всех стадий CPR. Шарнирный механизм поэтому обеспечивает, что положение стенки грудной клетки непрерывно отслеживается, в том числе отслеживаются изменения в форме торакальной стенки во время реанимации.
В отличие от систем, существующих в предшествующем уровне техники, где плохой контакт между прокладкой и передней стенкой грудной клетки приводил к плохой стабильности и высоким локальным давлениям на поверхность грудной клетки, устройство прокладки, соответствующее настоящему изобретению, позволяет элементам прокладки тесно следовать за контуром передней стенки грудной клетки на всех стадиях CPR, уменьшая, таким образом, силу, действующую на единицу площади. За счет этого может быть приложено большее значение силы без сопутствующего увеличения травмы. Это критически важно для результата реанимации, который может быть значительно улучшен.
В одном варианте изобретения по меньшей мере два элемента прокладки крепятся с возможностью вращения к шарнирному механизму. Предпочтительно вращательное движение элементов прокладки к шарнирному механизму. Во время назначения сжатий могут происходить динамические изменения формы грудной клетки и конфигурации стенки грудной клетки. Делая возможным вращение элементов прокладки относительно шарнирного механизма, элементы прокладки приспосабливаются так, чтобы следовать за изменениями поверхности передней стенки грудной клетки.
В другом варианте изобретения по меньшей мере один из двух элементов прокладки соединяется с возможностью вращения с первым элементом шарнирного механизма, и по меньшей мере другой из двух элементов прокладки соединяется с возможностью вращения со вторым элементом шарнирного механизма. Наличие двух элементов прокладки, соединенных с двумя элементами шарнирного механизма позволяет независимое вращение элементов прокладки, охватывая, таким образом, движение стенки грудной клетки на обеих сторонах грудины, когда устройство прокладки используется на грудной клетке пациента.
В дополнительном варианте изобретения по меньшей мере два элемента прокладки соединяются с возможностью вращения с шарнирным механизмом приблизительно вокруг двух соответствующих первых осевых стержней, параллельных друг другу.
В предпочтительном варианте устройство прокладки содержит соединительную часть для соединения устройства прокладки с элементом приложения силы устройства CPR или вспомогательным устройством CPR. Устройство прокладки может применяться для выполнения CPR, используя автоматизированное устройство CPR, имеющее автоматизированный элемент приложения силы. Устройство прокладки может также использоваться человеком, выполняющим непрямой массаж сердца вручную как часть CPR. Используя такую прокладку, передача силы облегчается во все периоды реанимации, обеспечивая улучшенное распределение давления по сравнению с ручной CPR.
В другом варианте изобретения по меньшей мере два элемента прокладки крепятся с возможностью вращения к соединительной части вокруг второго осевого стержня устройства прокладки. Предпочтительно к соединительной части крепятся по меньшей мере два элемента прокладки около третьего осевого стержня устройства прокладки. Соединительная часть действует как двойной шарнирный механизм, позволяющий элементам прокладки вращаться вместе, давая дополнительную степень свободы устройству прокладки.
При установке первого осевого стержня, в основном, параллельно продольному направлению грудной клетки пациента, элементы прокладки могут вращаться или перебрасываться в направлении вверх и вниз, реагируя на анатомическое изменение грудной клетки (то есть, грудины-ребер). При установке второго осевого стержня, в основном, параллельно поперечному направлению грудной клетки пациента (также упоминается как центральное-боковое направление), и третьего осевого стержня, в основном, параллельно продольному направлению грудной клетки пациента (также упоминается как каудально-черепное направление), полное движение поверхности грудной клетки, может прослеживаться с высокой точностью, когда устройство прокладки находится в рабочем положении на груди пациента.
Другими словами, каждый по меньшей мере из двух элементов прокладки соединяется с возможностью вращения с шарнирным механизмом для перебрасывания в направлении вверх и вниз во время реанимации, за счет чего сила, приложенная во время сжатия, может распределяться, следуя заданному распределению силы. По меньшей мере два элемента прокладки предпочтительно также соединяются с возможностью вращения с обычным вторым и третьим осевым стержнем, разрешая вращение в каудально-черепном и центральном-боковом направлениях, позволяя полное слежение за движением грудной клетки.
Конечно, возможно добавить больше степеней свободы движения при большем количестве шарнирных соединений.
В предпочтительном варианте изобретения устройство прокладки содержит центральный элемент прокладки и два боковых элемента прокладки, в котором два боковых элемента прокладки крепятся с возможностью вращения к шарнирному механизму, причем центральный элемент прокладки соединяет между собой два боковых элемента прокладки. Центральный элемент прокладки предпочтительно обеспечивает явную опору для грудины, тогда как два боковых элемента могут обеспечивать опору для ребер на обеих сторонах.
Хотя настоящее изобретение было описано с двумя боковыми элементами прокладки, может обеспечиваться большее количество боковых элементов прокладки.
В дополнительном варианте изобретения центральный элемент прокладки имеет пару удлиненных или овальных щелей, причем каждая щель соединяется штифтовым средством с соответствующими отверстиями в двух боковых элементах прокладки. Овальные щели позволяют вращательное движение боковых элементов прокладки вокруг первого и второго осевых стержней в первом и втором элементах шарнирного механизма.
Дополнительно, при трех элементах прокладки распределение сил может быть выбрано лучшим по сравнению с двумя элементами прокладки.
Дополнительно, было бы желательно уменьшить сдвигающую силу между компрессионной прокладкой и поверхностью торакальной стенки. Чтобы решить эту проблему, по меньшей мере два элемента прокладки содержат антифрикционное средство на поверхности, предназначенной для контакта с поверхностью грудной клетки пациента. Это особенно полезно, когда сила не прикладывается ортогонально относительно поверхности грудной клетки пациента. В предпочтительном варианте осуществления контактная часть предназначена находиться в прямом контакте с поверхностью грудной клетки пациента. Между поверхностями по меньшей мере двух элементов прокладки закладывается вязкоупругий материал, предназначенный максимизировать контакт между поверхностью грудной клетки пациента и по меньшей мере между двумя элементами прокладки и минимизировать концентрацию давления.
В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере два элемента прокладки имеют размеры, чтобы охватить по меньшей мере начало из 3 ребер и охватить как грудину, так и смежное грудинно-реберное соединение/ребра. Передача силы, таким образом, достигается на большой поверхности, поддерживая грудинно-реберные соединения, при этом без точек концентрации и при высокой плотности силы.
Было бы желательно, чтобы прокладка могла приспосабливаться к различным формам грудной клетки и грудного отдела. Эта и другие проблемы решаются, обеспечивая устройство прокладки, в котором по меньшей мере два элемента прокладки изгибаются, чтобы приспосабливаться к телу, в частности, чтобы позволить по меньшей мере двум элементам прокладки, содержащим по меньшей мере боковую кривизну, приспособиться к женской груди и каудальному искривлению и избежать приложения силы на мечевидном отростке грудины. Дополнительно могут обеспечиваться скругленные края, чтобы избежать сосредоточения силы на критических органах, таких как печень и селезенка.
Обеспечивая устройство прокладки, симметричное в каудально-черепном направлении, устройство прокладки может применяться в двух направлениях так, чтобы оно не могло размещаться неправильно и поэтому можно было быстрее приступать к его использованию.
Наконец, также рассматривается устройство CPR, снабженное устройством прокладки, соответствующим изобретению.
Эти и другие варианты изобретения будут очевидны из описания и ссылок здесь далее на чертежи варианта(-ов) осуществления.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематический вид в перспективе с пространственным разделением деталей для устройства прокладки, соответствующего изобретению.
Фиг.2 - вид сбоку устройства прокладки, соответствующего одному варианту изобретения.
Фиг.3 - вид сверху устройства прокладки, соответствующего одному варианту изобретения.
Фиг.4 - пример антифрикционного устройства, соответствующего изобретению.
Фиг.5 - схематическое изображение автоматизированного устройства CPR, снабженного устройством прокладки, соответствующим изобретению.
Подробное описание вариантов осуществления
Теперь изобретение будет описано со ссылкой на чертежи. Следует понимать, что варианты осуществления и варианты изобретения, описанные здесь, являются только примерами и никак не ограничивают объем защиты изобретения. Изобретение определяется формулой изобретения и ее эквивалентами. Следует также понимать, что признаки одного варианта могут объединяться с признаком другого варианта или вариантов.
Для полного понимания того, что представляется, и его преимуществ, ссылка теперь делается на последующее подробное описание, рассматриваемое в сочетании с чертежами.
На фиг.1 показан схематический вид в перспективе с пространственным разделением деталей для устройства 10 прокладки, соответствующего изобретению. Устройство 10 прокладки содержит три элемента 100, 200, 300 прокладки с первым элементом 100 боковой прокладки (слева на чертеже), вторым элементом 200 боковой прокладки (справа на чертеже), соединенными центральным элементом 300 прокладки.
В настоящем описании левое и правое направления определяются относительно чертежей. Ссылка также делается на грудную клетку пациента, когда устройство прокладки находится в рабочем положении на груди пациента. Оно является произвольным и не ограничивает объем изобретения.
Два боковых элемента 100, 200 прокладки крепятся с возможностью вращения к верхнему элементу 505 шарнирного механизма 500, причем центральный элемент 300 прокладки соединяет вместе два боковых элемента 100, 200 прокладки. Первый (левый) боковой элемент прокладки соединяется с возможностью вращения с первым (левым) элементом 510 шарнирного механизма 500 посредством первой (левой) оси P1 вращения и второй (правый) боковой элемент 200 прокладки соединяется с возможностью вращения со вторым (правым) элементом 520 шарнирного механизма 500 вблизи второй (правой) оси P1' вращения. Первая (левая) ось P1 вращения и вторая (правая) ось P1' вращения, в основном, параллельны друг другу.
Внутренний конец 110 первого (левого) бокового элемента 100 прокладки соединяется штифтом 120 с первым (левым) отверстием 310 центрального элемента 300 прокладки и внутренний конец 210 второго (правого) бокового элемента 200 прокладки соединяется штифтом 220 со вторым (правым) отверстием 320 центрального элемента 300 прокладки. Штифты 120, 220, в основном, параллельны первой P1 и второй P1' осям вращения.
Щели 310, 320 центральных элементов прокладки, в основном, являются овальными вместо совершенно круглых. Овальные щели позволяют вращательное движение двух боковых элементов 100, 200 прокладки вокруг их соответствующих осей вращения P1, P1'. Центральный элемент прокладки соединяет цепью вместе два боковых элемента прокладки.
Первый (левый) элемент 510 и второй (правый) элемент 520 шарнирного механизма 500 соединяются центральной частью 530 шарнирного механизма 500, охватывая, таким образом, центральный элемент 300 прокладки с двух сторон. В описанном варианте осуществления первый и второй элементы и центральная часть шарнирного механизма конструируются как одна деталь, единый элемент, но рассматриваются и другие конфигурации.
Центральная часть 530 соединяется с возможностью вращения с верхней частью 540 шарнирного механизма 500 с помощью оси 535 вращения около второго осевого стержня P2 устройства прокладки. Второй осевой стержень является, в основном, ортогональным к первым осевым стержням P1, P1'.
Верхняя часть 540 шарнирного механизма, в свою очередь, соединяется с возможностью вращения с соединительной деталью в форме штифта 600. Ось 600 вращения образует третий осевой стержень P3 устройства прокладки.
Ось 600 вращения может присоединять устройство прокладки к элементу приложения силы устройства 900 CPR, если устройство прокладки должно использоваться в системе с автоматизированным устройством CPR.
Ось 600 вращения может в другом случае соединять устройство прокладки с захватывающим элементом или ручкой, если устройство прокладки используется в качестве части комплекта первой помощи человеком, непосредственно выполняющим CPR. В этом случае человек, выполняющий процедуру оказания первой помощи, может использовать устройство прокладки в качестве инструмента для улучшенного расположения на поверхности грудной клетки и передачи силы. Это особенно полезно, поскольку человек, выполняющий CPR, даже когда он хорошо обучен и натренирован в процедуре CPR, может иметь трудности в правильном расположении рук и фактически растратить впустую много энергии из-за плохой передачи силы от человека к грудной клетке пациента.
Элементы прокладки поэтому крепятся с возможностью вращения к соединительной части 600 вокруг по меньшей мере двух осевых стержней, позволяя элементам прокладки вращаться вместе относительно второго и третьего осевых стержней.
Как показано на фиг.1-3, когда устройство прокладки находится в рабочем положении на грудной клетке пациента, первый осевой стержень, в основном, параллелен продольному направлению грудной клетки пациента, второй осевой стержень, в основном, параллелен поперечному направлению грудной клетки пациента и третий осевой стержень, в основном, параллелен продольному направлению грудной клетки пациента.
Когда устройство прокладки находится в рабочем положении на грудной клетке пациента, первый осевой стержень P1, P1' позволяет вращение вверх и вниз боковых элементов 100, 200 прокладки. Два дополнительных осевых стержня P2, P3, в основном, ортогональны друг другу, в черепно-каудальном направлении и в центральном-боковом направлении.
Основные движения грудной клетки могут отслеживаться устройством прокладки с большой точностью. Поскольку настоящая заявка описывается со связью тремя осевыми стержнями, могут быть рассмотрены другие конфигурации с большей свободой вращения. Полная способность вращения может также быть получена, соединяя по меньшей мере два элемента прокладки со сферическим креплением.
Передача силы предпочтительно достигается первым осевым стержнем P1, P1' и для передачи силы сжатия к грудной клетке через различные осевые стержни P1, P1' могут быть выбраны различные конфигурации. При предпочтительной конфигурации 2/3 сжимающей силы распределяются в центральном элементе 300 прокладки и 1/6 сжимающей силы распределяется в каждом из боковых элементов 100, 200 прокладки. Может быть рассмотрено любое другое распределение силы.
Как лучше всего видно на фиг.3, элементы 100, 200, 300 прокладки дополнительно предназначены для приспосабливания к различным формам грудной клетки. Боковые элементы 100, 200 прокладки имеют внешнюю боковую кривизну и каудальную кривизну, чтобы избежать приложения силы к мечевидному отростку грудины. Боковые кривизны позволяют боковым элементам прокладки оборачиваться вокруг груди у женщин, отодвигая их. Предпочтительно, устройство прокладки пригодно как для мужских, так и для женских форм передней части грудной клетки.
Как видно на схематическом виде сверху, представленном на фиг.3, где показано расположение устройства 10 прокладки на схематично показанном туловище, устройство прокладки предпочтительно обладает размерами, позволяющими покрыть по меньшей мере 3 ребра и покрыть как грудину, так и смежное грудинно-реберное соединение/ребра. Дополнительно могут обеспечиваться скругленные края, чтобы избежать концентрации силы на критических органах, таких как печень и селезенка, и поэтому такое устройство прокладки позволяет избежать концентрации силы на небольшой площади.
В дополнительном варианте изобретения устройство прокладки содержит антифрикционное средство, как лучше всего видно на фиг.4. Элементы 100, 200, 300 прокладки имеют контактную часть 800, предназначенную для контакта с поверхностью 1000 грудной клетки пациента. Вязкоупругий материал 700 вставляются между элементами прокладки и контактной частью 800. Слой вязкоупругого материала предпочтительно максимизирует контактную область между элементами прокладки и поверхностью торакальной стенки.
Устройство 10 прокладки может быть соединено с автоматизированным устройством CPR, как схематично показано на фиг.5. Устройство 900 CPR имеет элемент 905 автоматизированного приложения силы, который передает силу устройству 10 прокладки.
Следует понимать, что различные варианты раскрытой системы для обсуждаемого здесь изобретения являются просто иллюстрацией конкретных способов того, как создавать и использовать и, соответственно, не ограничивают объем раскрытия с учетом формулы изобретения и последующего подробного описания. Следует также понимать, что признаки одного варианта осуществления раскрытой системы и способа могут объединяться с признаками другого варианта осуществления раскрытых способа и системы.
Описанное и проиллюстрированное устройство потенциально полезно как внутри больницы, так и за ее пределами.
Другие варианты раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при практическом использовании заявленного изобретения, исходя из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащее" не исключает другие элементы или этапы, и единственное число не исключает множественное число. Один блок может выполнить функции нескольких позиций, описанных в формуле изобретения, и наоборот. Простой факт, что определенные критерии упоминаются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих критериев не может использоваться для достижения преимущества. Любые ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не должны рассматриваться как ограничение объема изобретения.
Перечень ссылочных позиций
10 Устройство прокладки
100, 200, 300 Элементы прокладки
P1 Первая (левая) ось вращения
P1' Вторая (правая) ось вращения
Р2 Второй осевой стержень
P3 Третий осевой стержень
110 Внутренний конец
210 Внутренний конец
120 Ось вращения
220 Ось вращения
500 Шарнирный механизм
505 Верхний элемент
510 Первый (левый) элемент
520 Второй (правый) элемент
530 Центральная часть
540 Верхняя часть
600 Соединительный штифт
700 Вязкоупругий материал
800 Контактная часть
900 Устройство CPR
905 Элемент приложения силы
100 Поверхность грудной клетки.