УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ ОТКРЫТЫХ РАН
APPARATUS FOR ULTRASONIC TREATMENT OF OPEN WOUNDS

Настоящее изобретение относится к устройству для очистки ран с помощью ультразвука в виде переносного приспособления и к способу очистки ран.
Различные способы и устройства очистки ран известны из предшествующего уровня техники. Например, в документе US 2005/0278877 A1 предлагается щетка для очистки застарелых ран. Щетка снабжена приводом вращения.
Устройства для очистки ран с помощью ультразвука также известны из предшествующего уровня техники. Такие известные системы, как, например, системы, производимые компанией Söring GmbH или компанией Misonix Inc., содержат стационарный блок и переносную часть, которая присоединена посредством шлангов. Стационарный блок содержит насос для подачи орошающей жидкости и связующей жидкости, а также ультразвуковой генератор. Переносная часть, присоединенная к нему посредством шлангов, содержит чистящую насадку, которая изготовлена из металла и приводится в состояние ультразвуковой вибрации, и отверстие, через которое жидкость, подаваемая от стационарного базового компонента, может подаваться на рану.
Кроме того, известны способы обработки раневой полости струей воды или хирургической очистки раны, которые являются очень инвазивными и, следовательно, используются только в исключительных случаях, в частности, когда нужно удалить ткань с большой площади.
Способы механической очистки раны, в частности щетками или тампонами, являются недорогими и часто используются для очистки ран. Однако они обладают тем недостатком, что уничтожение и удаление биопленки, расположенной в ране, очень ограничено, что приводит к частому повторению обработки. Очистка ран ультразвуком обеспечивает лучшие результаты, в частности, с точки зрения удаления биопленки. Однако недостатками известных систем являются значительные вложения в оборудование, ограниченная мобильность и усложненная подготовка и повторная обработка участка обработки, требуемые из-за распространения бактерий, вызванного аэрозолями, возникающими во время использования, и жидкостями, которые распыляются для передачи ультразвука и орошения раны.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства, способа и системы для эффективной очистки ран, которые являются эффективными с точки зрения затрат, не требуют подготовительной работы и повторной обработки и могут быть использованы в любом требуемом месте, где находится пациент.
Эта задача решена посредством устройства по п. 1, способа по п. 10 и системы по п. 16. Дальнейшее развитие принципов настоящего изобретения изложено далее в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Устройство очистки ран с помощью ультразвука по настоящему изобретению в форме переносного приспособления содержит встроенный вибропривод, встроенный ультразвуковой генератор, встроенный источник питания для вибропривода и для ультразвукового генератора и сменную чистящую насадку, которая может приводиться в действие виброприводом с целью абразивного удаления налета с раны. Чистящая насадка содержит акустический преобразователь, предпочтительно пьезокристалл, который присоединен к ультразвуковому генератору, и устройство для усиления и/или распределения, и/или передачи ультразвуковых волн. Ультразвуковой преобразователь преобразует высокочастотный ток, генерируемый генератором, в ультразвуковые колебания в зависимости от его амплитуды и частоты.
В этом контексте переносное приспособление рассматривается, в частности, как портативное, переносное и/или передвижное ультразвуковое приспособление для очистки. Такое переносное приспособление функционирует, в частности, без блока питания, который не является переносным и который присоединяется к переносному приспособлению во время обработки. Подобные блоки питания содержат, в частности, такие узлы, как насосы и/или генераторы звуковых сигналов. Таким образом, во время использования, т.е. во время очистки раны, переносное устройство является автономным, и с ним легко обращаться. Конструкция переносного ручного устройства обеспечивает возможность терапии пациентов, например, на дому врачом-терапевтом или при оказании помощи по уходу.
Переносное устройство содержит основание, в которое встроены вибропривод, ультразвуковой генератор и источник питания. Сменная чистящая насадка для абразивного удаления налета с раны может быть присоединена к основанию. Чистящая насадка предпочтительно содержит щетинки и/или чешуйки для механического абразивного удаления налета с раны. Передняя область чистящего приспособления, которая сформирована щетинками и/или чешуйками, также будет упомянута, как щетинковая головка или чистящая головка. Во время чистки раны щетинковая головка выступает за другие структурные части чистящего приспособления. Щетинки и/или чешуйки предпочтительно обладают такой длиной, чтобы при использовании они выступали как можно дальше вперед и образовывали открытую чистящую поверхность. Таким образом, обеспечивается, чтобы раны различного рельефа, в частности, плоские или вогнутые раневые поверхности, можно было надежно очистить щетинками и/или чешуйками. Кроме того, другие структурные части чистящего приспособления не должны препятствовать абразивному удалению налета с раны, в частности фибринозного налета, чистящей головкой или щетинками и/или чешуйками, и предпочтительно только щетинки и/или чешуйки должны сцепляться с раневой поверхностью.
Щетинки и/или чешуйки подходят, в частности, для удаления фибринозного налета, возникающего при коагуляции крови, и, предпочтительно, изготовлены из пластмассы или синтетических волокон. Более предпочтительно, чистящая насадка содержит одно или более колец щетинок, которые, например, расположены концентрически по отношению к акустическому преобразователю и/или устройству для усиления, и/или распределения, и/или передачи ультразвуковых волн. При конструкции с более чем одним кольцом щетинок одно из колец щетинок расположено на чистящей насадке, предпочтительно окружая устройство для усиления и/или распределения, и/или передачи ультразвуковых волн таким образом, чтобы подавлялось распространение аэрозолей. Кольцо щетинок, таким образом, формирует "защитный экран" или барьер против загрязнения, в частности, против распространения аэрозолей, загрязненных бактериями, причем этот барьер предотвращает загрязнение примыкающих областей кожи и окружающего пространства. Для очистки глубоких ран в виде каналов щетинковая головка предпочтительно сконструирована в виде трубчатого очищающего устройства, в котором щетинки выступают радиально.
Кроме того, чистящая головка предпочтительно содержит сонотрод. Сонотрод повышает амплитуду ультразвуковых волн и служит в качестве передатчика звуковых волн. Форма сонотрода и поверхность сонотрода различны в зависимости от области использования. Например, форма сонотрода может вызывать радиальное или осевое испускание ультразвуковых волн по отношению к продольной протяженности чистящей насадки. В зависимости от конструкции распределителя звука и/или сонотрода, ультразвуковые волны могут быть сфокусированы или расфокусированы. Чистящая насадка приспосабливается для различного использования за счет конструкции распределителя звука и/или сонотрода.
Вибропривод предпочтительно функционирует с частотой от 100 до 5000 Гц, более предпочтительно с частотой от 100 до 500 Гц, которая более предпочтительно регулируется. Вибропривод расположен в основании переносного приспособления и сконструирован таким образом, что сменная чистящая насадка и, в частности, чистящая головка и щетинки/чешуйки могут приводиться в движение посредством вибропривода. Соединение между основанием и чистящей насадкой предпочтительно обеспечивается за счет соответствующего по форме штекерного соединения и содержит приводное устройство, например, как используемое в электрических зубных щетках. Чистящая насадка, в частности, сконструирована таким образом, что щетинки и/или чешуйки могут приводиться в движение посредством вибропривода, в частности периодически приводиться во вращение.
Ультразвуковой генератор предпочтительно генерирует частоты от 20 кГц до 2 МГц, более предпочтительно от 20 кГц до 1 МГц, более предпочтительно от 20 до 500 кГц, более предпочтительно от 20 до 100 кГц, более предпочтительно от 20 до 50 кГц. В частности, частота, генерируемая ультразвуковым генератором, и/или амплитуда могут быть отрегулированы. В системе по настоящему изобретению, состоящей из устройства для очистки раны с помощью ультразвука и передающей среды, ультразвуковые волны, вводимые в рану, вызывают микрокавитацию в передающей среде, например в орошающей жидкости или геле, чтобы механические силы прорывали биопленку в ране. Таким образом, бактериальный налет, содержащийся в биопленке, будет удален. Кроме того, прорыв биопленки повышает эффективность дезинфицирующих растворов. Ультразвуковой сигнал дополнительно стимулирует метаболизм бактерий, так что дезинфицирующие средства лучше поглощаются бактериями и обладают более сильным действием. Способность бактерий прилипать друг к другу также ограничена. Это, в частности, препятствует формированию новой биопленки.
Устройство для очистки ран с помощью ультразвука предпочтительно содержит устройство идентификации чистящей насадки. Чистящие головки в этом случае предпочтительно связаны с переносным устройством посредством программируемого кода. Таким образом, с помощью основания могут быть идентифицированы, в частности тип используемой чистящей насадки, ее область применения и технические ограничения, например форма щетинок. Чистящая насадка, таким образом, может использоваться в оптимальном режиме. Кроме того, за счет идентификационного устройства можно не допустить повторного использования чистящих насадок. В частности, идентификация чистящей насадки, например, в памяти в чистящей насадке, позволяет предотвратить повторное использование этой чистящей насадки. Используемая идентификация в основном осуществляется при первичной подготовке к работе приспособления для очистки раны с соответствующей чистящей насадкой. Также можно предотвратить использование неподходящих чистящих насадок с помощью идентификационного устройства этого типа. Предпочтительно связь между основанием и чистящей насадкой кодируется. Связь между основанием и чистящей насадкой может осуществляться посредством кабеля или, в альтернативном варианте, с помощью радиосвязи, например, с использованием RFID технологии.
Более предпочтительно, чистящая насадка содержит УФ-диод для облучения раны УФ-излучением во время терапии. Воздействие УФ-излучением обеспечивает дополнительное антимикробное действие, что способствует очистке раны, а также ее заживлению.
Устройство для очистки ран предпочтительно содержит индуктивное зарядное устройство для зарядки аккумулятора, используемого в качестве источника питания. Таким образом, можно простым способом заряжать источник питания устройства для очистки ран. Для этого в основном используется станция основания, которая содержит питающую часть. При использовании устройства для очистки ран эта внешняя станция основания не нужна, и устройство для очистки ран отсоединяется от станции основания, так что оно представляет собой компактное переносное устройство для очистки ран. Устройство для очистки ран в виде переносного приспособления обладает массой всего лишь приблизительно 100 г и, таким образом, легко переносится к пациенту, для которого требуется терапия.
Устройство для очистки ран содержит, в частности, управляющую электронику для управления различными функциями, такими как генерирование ультразвука, генерирование вибрации и, необязательно, обработка УФ-излучением. Управляющая электроника предпочтительно содержит нажимную кнопку или переключатель для включения и отключения и для предварительного выбора различных режимов работы, например различных частот, или для выбора отдельных функций. Активные функции и/или выбранные частоты в этом случае предпочтительно указаны посредством светодиодной индикации или на устройстве индикации. Управляющая электроника позволяет регулировать модули, расположенные в основании, например ультразвуковой генератор или вибропривод. Электрические колебания ультразвукового генератора передаются посредством электрических проводов на акустический преобразователь в чистящей насадке. Кроме того, устройство идентификации чистящей насадки и УФ-диод необязательно содержат электрические линии от основания в чистящую насадку. Они будут осуществлять передачу сигналов посредством электрических контактов на основание или на чистящую насадку.
Кроме того, чистящая насадка может быть сконструирована с одноразовым защитным покрытием, которое натянуто через основание устройства для очистки ран. Таким образом, основание защищено от загрязнения во время терапии, и покрытие выбрасывается вместе с чистящей насадкой после завершения терапии.
В способе по настоящему изобретению для очистки ран чистящая насадка со щетинками для абразивного удаления налета с раны приводится в действие посредством вибропривода. Чистящая насадка начинает совершать колебания за счет ультразвукового генератора, и колебания, способствующие отсоединению налета с раны, передаются на рану посредством передающей среды.
В качестве передающей среды, в частности для передачи звуковых волн от чистящей насадки на рану, предпочтительно используется среда на водной основе или гель. Перед началом очистки раны передающая среда наносится либо на рану, которую нужно очистить, и/или на щетинковую головку. Чистящая насадка также может содержать емкость для геля, которая непрерывно опорожняется во время терапии. Налет с раны удаляется абразивно за счет движения щетинок, вызванного виброприводом. При этом способе очистки раны также должна осуществляться регулярная очистка щетинковой головки. Также существует возможность замены загрязненной передающей среды и/или добавления новой передающей среды. Ультразвуковые волны передаются на раневую поверхность посредством передающей среды, и в передающей среде возникает кавитация. Раневая поверхность, в частности биопленка на раневой поверхности, прорывается и удаляется за счет схлопывания кавитационных пузырьков.
При обработке застарелых ран, в частности открытых ран, пациент может испытывать боли. По этой причине передающая среда может содержать обезболивающие или анестезирующие активные вещества. Кроме того, в гель могут быть добавлены вещества, которые отсоединяют налет с раны и/или вещества с дезинфицирующим действием. В качестве растворителя и дезинфицирующего средства используется, в частности, полигексаметиленбигуанид, также известный как полигексанид или PHMB, растворы серебра и/или гели на основе серебра. В дополнение или в альтернативном варианте дезинфицирующее действие в способе по настоящему изобретению может быть усилено с помощью УФ-излучения.
Чистящая насадка и, в частности, щетинки могут приводиться во вращение или линейное перемещение посредством вибропривода. Вращательное движение или линейное перемещение предпочтительно является периодическим. Вибропривод предпочтительно генерирует вибрацию щетинок с частотой от 100 до 5000 Гц. Ультразвуковой генератор в способе по настоящему изобретению генерирует частоту от 20 кГц до 2 МГц, предпочтительно от 20 кГц до 1 МГц, более предпочтительно от 20 до 500 кГц, более предпочтительно от 20 до 100 кГц, более предпочтительно от 20 до 50 кГц. Частоты вибропривода и/или ультразвукового генератора предпочтительно регулируются.
Способ по настоящему изобретению предпочтительно осуществляется с помощью описанного выше устройства для очистки раны с помощью ультразвука по настоящему изобретению в виде переносного приспособления.
Переносное устройство для очистки ран с помощью ультразвука по настоящему изобретению и способ для очистки ран по настоящему изобретению обеспечивают эффективную очистку ран за счет комбинации абразивного удаления фибринозного налета посредством щетинок/чешуек и прорывания биопленки за счет микрокавитации, вызванной ультразвуком. По настоящему изобретению колебания как вибропривода, так и ультразвукового генератора/акустического преобразователя используются для очистки предпочтительно одновременно. Следовательно, способ обработки ран является селективным и сохраняющим ткань способом, который может быть осуществлен часто и почти без ограничений. Очистке ран, а также заживлению ран, в частности, может способствовать противомикробное УФ-излучение или вещества в передающей среде или геле. За счет его конструкции в виде автономного переносного аппликатора, устройство для очистки ран пригодно для большого числа пациентов и может быть использовано для них.
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующих иллюстративных вариантов осуществления изобретения, описанных со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 показано устройство для очистки ран с помощью ультразвука в виде переносного приспособления по настоящему изобретению;
на фиг. 2 – альтернативная чистящая насадка устройства для очистки ран по настоящему изобретению; и
на фиг. 3 – часть другой альтернативной чистящей насадки по настоящему изобретению.
На фиг. 1 показано устройство 1 для очистки ран с помощью ультразвука по настоящему изобретению в виде переносного приспособления. Устройство для очистки ран содержит основание 2 и сменную чистящую насадку 3. Основание 2 содержит аккумулятор 12 и индуктивное зарядное устройство 11 для зарядки аккумулятора 12. Кроме того, основание 2 содержит ультразвуковой генератор 13, т.е. генератор для генерирования высокочастотного тока. Частота высокочастотного тока регулируется от 20 кГц до 2 МГц посредством управляющего переключателя 18. Отрегулированная частота отображается на элементе 19 оптического индикаторного устройства. Высокочастотный ток, генерируемый ультразвуковым генератором 13, передается посредством точек 17a, 29a контакта в основании 2 и в чистящей насадке 3 и посредством электрического проводника 28a на акустический преобразователь 24. Акустический преобразователь 24 расположен в передней области чистящей насадки 3, в щетинковой головке 31. Акустический преобразователь 24 преобразует высокочастотный ток в высокочастотные ультразвуковые волны. В качестве акустического преобразователя 24 используется пьезокристалл. Акустический преобразователь 24 присоединен к противовесу 25, который используется в качестве инерционной массы для генерирования ультразвуковых волн и, таким образом, служит для направленного распространения звуковых волн. Кроме того, звуковые волны передаются посредством сонотрода 21 в рану, которая подлежит обработке.
Основание 2 дополнительно содержит вибропривод 15. Выходной вал вибропривода 15 соединен за счет соответствия формы с чистящей насадкой 3 посредством штекерного соединителя 30, чтобы приводить щетинки 22, 23 чистящей насадки в периодическое вращение или линейное перемещение посредством непоказанного устройства.
Устройство 1 для очистки ран дополнительно содержит систему для идентификации присоединенной чистящей насадки 3. Для этого запоминающее устройство 14 с произвольным доступом присоединяется посредством точек 17b, 29b контакта и электрического проводника 28b к интегральной микросхеме 26 в чистящей насадке 3. Идентификация чистящей насадки позволяет основанию 2 обнаруживать, какой тип чистящей насадки 3 используется, и распознавать технические данные, например свойство щетинок, функции чистящей насадки и технические параметры последней. Это позволяет, с одной стороны, управлять чистящей насадкой 3 в соответствии с ее ограничениями. С другой стороны, идентификация чистящей насадки позволяет использовать каждую щетинковую насадку только один раз, чтобы подавлять передачу бактерий. Кроме того, идентификация чистящей насадки позволяет не допустить использования неразрешенных или неподходящих чистящих насадок. Кроме того, для обеспечения того, чтобы уже использованную чистящую насадку нельзя было использовать в соединении со вторым основанием 2, использование записывается на интегральной микросхеме 26 чистящей насадки 3.
Чистящая насадка 3 также содержит УФ-диоды 27 в передней области. УФ-диоды испускают УФ-излучение во время терапии, т.е. во время использования устройства 1 для очистки ран, чтобы уничтожить бактерии. УФ-диоды 27 соединены с основанием 2 посредством электрического проводника 28c и точек 29c и 17c контакта, и управление ими осуществляется соответствующим образом посредством основания 2.
Для управления функциями устройства 1 для очистки ран, такими как генерирование ультразвука, вибрация, УФ-излучение и идентификация чистящей насадки, основание 2 содержит управляющую плату 20. Она соединена с отдельными модулями, такими как ультразвуковой генератор 13 и вибропривод 15. Кроме того, управляющая плата 20 соединена с рабочим переключателем 18 и с экраном в качестве элемента 19 визуальной индикации, чтобы регулировать различные функции и режимы или чтобы отображать текущий рабочий режим.
На передней стороне чистящая насадка 3 содержит щетинковое кольцо 22, которое окружает акустический преобразователь или сонотрод 21 и подавляет распространение аэрозолей. Щетинковое кольцо 22 образует, некоторым образом, защитный экран, который не допускает загрязнения окружающей среды. Щетинки 23, расположенные в центре чистящей головки, предусмотрены для механического или абразивного удаления налета с раны. При использовании устройства 1 для очистки ран, в частности для очистки застарелых ран, чистящую насадку 3, упакованную в виде стерильного одноразового изделия, сначала устанавливают на основание 2. Чистящая насадка идентифицируется посредством электронного устройства для идентификации чистящей насадки, и устройство определяет, является ли чистящая насадка 3 подходящей. Рабочие параметры, например частота и амплитуда ультразвукового генератора, частота вибропривода и использование УФ-диода, выбираются заранее посредством управляющего переключателя 18.
Рану заранее обрабатывают гелем, т.е. обезболивающий или замораживающий гель с дезинфицирующими веществами вводится в рану. После заранее определенной продолжительности действия рану очищают с помощью устройства 1 для очистки ран. С одной стороны, фибринозный налет, т.е. продукты коагуляции крови, удаляется с раны посредством механического абразивного воздействия щетинок 23. С другой стороны, в ране посредством ультразвука генерируется микрокавитация, в результате чего биопленка с бактериями прорывается. После начала использования чистящей насадки 3 она помечается в интегральной микросхеме 26 как использованная, чтобы предотвратить дальнейшее использование той же самой чистящей насадки 3. Это также служит для предотвращения непреднамеренного повторного использования для следующего пациента и, следовательно, предотвращения заражения. Чистящая насадка 3, таким образом, выбрасывается после ее однократного использования для очистки раны.
На фиг. 2 и 3 показаны альтернативные варианты осуществления чистящей насадки 3. Конструкция чистящих насадок 3 различна в зависимости от типа раны, которая должна быть очищена. Для более глубоких областей раны или раневых карманов чистящая насадка 3 обладает соответствующей длиной и необязательно является гибкой, т.е. может изгибаться для соответствия форме раны. В противоположность чистящей насадке 3 по фиг. 1, чистящая насадка, показанная на фиг. 2, содержит два щетинковых кольца 22, 23. Оба щетинковых кольца 22, 23 расположены концентрично вокруг сонотрода и выступают за него в продольном направлении щетинок, чтобы была сформирована открытая чистящая поверхность. Щетинки 22, 23 и щетинковая головка 31 наклонены на определенный угол по отношению к основной ориентации чистящей насадки 3.
Вариант осуществления по фиг. 3 отличается от варианта осуществления по фиг. 2 тем, что чистящая насадка не содержит УФ-диодов для уничтожения бактерий. Кроме того, щетинковая головка 31 наклонена на угол 90° относительно основного направления протяженности чистящей насадки 3.
Список номеров ссылочных позиций
1 - устройство для очистки ран
2 - основание
3 - чистящая насадка
11 - индуктивное зарядное устройство
12 - аккумулятор
13 - ультразвуковой генератор
14 - запоминающее устройство с произвольным доступом
15 – вибропривод
16 - штекерное устройство
17a, b, c – точки контакта
18 – переключатель
19 - оптическое индикаторное устройство
20 - плата управления
21- сонотрод
22 - первое щетинковое кольцо
23 - второе щетинковое кольцо
24 - акустический преобразователь
25 – противовес
26 - интегральная микросхема
27 - УФ-диод
28a, b, c - электрический проводник
29a, b, c - точки контакта
30 - штекерный соединитель
31 - щетинковая головка