СИСТЕМА И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ЗАПОЛНЕНИЯ КОНТЕЙНЕРА ТЕКУЧЕЙ СРЕДОЙ В СИСТЕМЕ ЛЕЧЕНИЯ ПОНИЖЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ
SYSTEM AND METHOD OF DETERMINING STATE OF CONTAINER FILLING WITH FLOWING MEDIUM IN SYSTEM OF TREATMENT BY REDUCED PRESSURE

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область изобретения
Настоящее изобретение относится в целом к медицинским устройствами и, более конкретно, к способам определения и системам для определения состояния заполнения контейнера жидкостью, используемым с медицинскими устройствами.
2. Описание соответствующего уровня техники
Лечение открытых ран и ран, таких как пролежни и такие язвы, которые расположены на ногах диабетиков, является весьма проблематичным. Надлежащее лечение таких ран, которые часто заражаются бактериальными болезнетворными микроорганизмами, является многофакторной процедурой. С помощью хирургии обычно необходимо удалять мертвую и некротическую ткань. Антибиотики используются, чтобы исключить рост патогенных бактерий или убить их, если это возможно. Одновременно необходима надлежащая пища, чтобы поддерживать статус здоровья пациента и, что еще более важно, надлежащий уход за раной является существенным для исцеления раны или язвы.
Надлежащий уход за раной требует содержания раны чистой и сухой. Когда рана заражена, подкожная ткань выделяет серозную жидкость и, возможно, гнойный эксудат, при этом и то, и другое необходимо удалять, чтобы обеспечить заживление раны. Традиционные способы удаления вышеупомянутых жидкостей требуют осуществления механического вычищения раны и высушивания раны губками. Эта процедура является не только болезненной для пациента, но также и увеличивает возможность дополнительного инфицирования раны бактериями, введенными в рану во время обработки.
Альтернативой этому механическому вычищению открытой раны является устройство закрытия раны с созданием отрицательного давления. Это устройство состоит из подушки из вспененного материала, которую размещают поверх раны, чтобы сформировать относительно воздухонепроницаемое и герметичное уплотнение вокруг раны. Устройство закрытия раны с созданием отрицательного давления также содержит вакуумный насос, проточно сообщающийся с подушкой, которая расположена поверх раны пациента. Когда вакуумный насос активирован, внутри подушки, покрывающей рану, создается отрицательное давление. Жидкости, выделяемые раной, удаляются через подушку из вспененного материала посредством отрицательного давления и транспортируются через трубку, соединяющую подушку из вспененного материала с контейнером. Контейнер собирает жидкости, удаленные из раны. Когда контейнер заполняется жидкостью, удаленной с раны, его опорожняют и вновь соединяют с вакуумной системой. Были предприняты попытки оповещать пользователя, когда контейнер заполнен жидкостью раны. Эти способы были нацелены на прямое измерение количества жидкости раны в контейнере.
Однако существующие способы прямого измерения количества жидкости раны в контейнере оказались ненадежными, потому что обычно жидкость раны является вязкой. Жидкость также часто пенится, образует пузыри и захватывает воздух, что может привести к тому, что жидкость не будет оседать на дно контейнера. Таким, образом, в данной области техники существует потребность в надежной системе и способе оповещения пользователя, когда контейнер для сбора жидкости раны заполняется и требует опорожнения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблемы с существующими системами заполнения контейнера решены с помощью систем и способа, выполненных в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения предусмотрен способ определения состояния заполнения контейнера жидкостью в системе лечения ткани. Способ включает создание пониженного давления в канале проточного сообщения в системе лечения ткани и приложения пониженного давления к участку ткани. Жидкость собирают с участка ткани в контейнер. Пониженное давление сбрасывают и измеряют спад пониженного давления. Состояние заполнения контейнера определяют из измеренного спада.
В указанном способе пониженное давление могут стравливать по меньшей мере в части канала проточного сообщения.
В другом варианте выполнения настоящего изобретения система лечения пониженным давления содержит контейнер, проточно сообщающийся с участком ткани и предназначенный для принятия жидкости, оттянутой из участка ткани под влиянием пониженного давления. Источник пониженного давления выполнен для обеспечения пониженного давление и проточно сообщается с участком ткани с помощью канала проточного сообщения. Канал проточного сообщения включает трубопровод источника, контейнер и выходной трубопровод. Контейнер размещают между источником пониженного давления и участком ткани и осуществляют его проточное сообщение с источником пониженного давления с помощью трубопровода источника. Также осуществляют проточное сообщение контейнера с участком ткани с помощью выходного трубопровода. Система лечения пониженным давлением дополнительно содержит измерительное устройство, сообщающееся с трубопроводом источника и предназначенное для определения давления в трубопроводе источника. Для выборочного стравливания пониженного давления предусмотрен клапан, находящийся в сообщении с трубопроводом источника. Также предусмотрено устройство для обработки данных, находящееся в сообщении с измерительным устройством и клапаном. Устройство для обработки данных выполнено с возможностью открытия клапана на выбранное количество времени, получения данных с измерительного устройства в течение выбранного количества времени для определения спада пониженного давления и определения состояния заполнения контейнера, основываясь на спаде пониженного давления.
Система, выполненная в соответствии с этим вариантом выполнения, может дополнительно содержать второй клапан, проточно сообщающийся с выходным трубопроводом и предназначенный для закрытия, когда первый клапан открыт. Первый клапан и второй клапан могут содержать электрически или механически приводимые в действие клапаны. Система может дополнительно содержать устройство сигнализации, находящееся в сообщении с устройством для обработки данных и предназначенное для оповещения пользователя, когда контейнер заполнен.
В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения система лечения пониженным давления содержит источник пониженного давления для подачи пониженного давления. Пористая подушка размещена на участке ткани и проточно сообщается с источником пониженного давления. Контейнер присоединен с возможностью проточного сообщения между пористой подушкой и источником пониженного давления и предназначен для сбора жидкости, оттянутой из участка ткани. Система дополнительно содержит соленоидный клапан, который присоединен с возможностью проточного сообщения с трубопроводом между контейнером и источником пониженного давления. Предусмотрено средство определения спада давления в трубопроводе, когда соленоидный клапан открыт.
В системе, выполненной в соответствии с этим вариантом выполнения, средство определения спада давления может дополнительно содержать датчик потока, находящийся в сообщении с указанным трубопроводом. Средство определения спада давления может дополнительно содержать датчик давления, находящийся в сообщении с указанным трубопроводом. Средство определения спада давления может дополнительно содержать таймер для измерения интервала времени, необходимого для достижения давления в трубопроводе выбранного порогового давления. Система, выполненная в соответствии с этим вариантом выполнения, может дополнительно содержать средство активации сигнала в ответ на определенный спад давления для индикации состояния заполненного контейнера.
Другие объекты, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными со ссылкой на чертежи и детальное описание, которые следуют далее.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 изображает систему лечения пониженным давлением, имеющую возможность определения заполнения контейнера в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.
Фиг.2 изображает блок-схему устройства для обработки данных системы лечения пониженным давлением, изображенной на Фиг.1.
Фиг.3 изображает графическое представление результатов теста, проведенного с системой, использующей способ определения заполнения контейнера в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.
Фиг.4 изображает графическое представление результатов теста, проведенного с системой, использующей способ определения заполнения контейнера в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.
Фиг.5 изображает графическое представление результатов теста, проведенного с системой, использующей способ определения заполнения контейнера в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.
Фиг.6 изображает графическое представление результатов теста, проведенного с системой, использующей способ определения заполнения контейнера в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения настоящего изобретения.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ
В следующем детальном описании иллюстративного варианта выполнения ссылка сделана на сопровождающие чертежи, которые являются частью этого описания. Изобретение может быть осуществлено, используя эти иллюстративные варианты выполнения. Эти варианты выполнения описаны достаточно подробно, чтобы позволить специалистам осуществить изобретение на практике. Другие варианты выполнения также могут быть использованы, при этом логические, структурные, механические, электрические и химические изменения могут быть выполнены, не отступая от сущности или объема иллюстративных вариантов выполнения. Чтобы избежать детализации, не нужной для специалистов в этой области техники для осуществления изобретения на практике, в описании может быть опущена конкретная информацию, известная этим специалистам. Поэтому последующее детальное описание не должно восприниматься как ограничивающее. Объем защиты иллюстративных вариантов выполнения определяется приложенной формулой изобретения.
Термин «пониженное давление», как он здесь используется, в целом относится к давлению, меньшему, чем давление окружающей среды на участке ткани, который подвергается лечению. В большинстве случаев это пониженное давление будет меньше, чем атмосферное давление, в котором расположен пациент. Хотя термины «вакуум» и «отрицательное давление» могут быть использованы, чтобы описывать давление, приложенное к участку ткани, фактическое давление, приложенное к участку ткани, может быть значительно меньше, чем давление, обычно приписываемое полному вакууму. В соответствии с этой спецификацией, увеличение пониженного давления или вакуумного давления относится к относительному уменьшению абсолютного давления, тогда как уменьшение пониженного давления или вакуумного давления относится к относительному увеличению абсолютного давления.
Термин «участок ткани», как он здесь используется, относится к ране или дефекту, расположенному на любой ткани или внутри нее, включая, но не ограничиваясь этим, костную ткань, жировую ткань, мышечную ткань, кожную ткань, сосудистую ткань, соединительную ткань, хрящи, сухожилия или связки. Термин «участок ткани» может дополнительно относиться к областям любой ткани, которые не обязательно поражены или дефектные, но являются вместо этого областями, в которых желательно усилить или стимулировать рост дополнительной ткани. Например, лечение ткани пониженным давлением может использоваться в конкретных областях ткани, чтобы вырастить дополнительную ткань, которая может быть собрана и пересажена в другое местоположение ткани.
Со ссылкой на Фиг.1, система 11 лечения пониженным давлением содержит пористую подушку 20 или другую распределительную магистраль, размещенную на участке 15 ткани. Пористая подушка 20 проточно сообщается с контейнером 17 посредством выходного трубопровода 21. Источник 19 пониженного давления проточно сообщается с контейнером 17 посредством трубопровода 24 источника. При работе источник 19 пониженного давления доставляет пониженное давление к участку ткани через канал проточного сообщения, который совместно состоит из трубопровода 24 источника, контейнера 17 и выходного трубопровода 21.
Соленоидный или другой подходящий клапан 18 установлен на трубопроводе 24 источника и служит для стравливания пониженного давления внутри канала проточного сообщения в атмосферу, когда он открыт. Соленоидный клапан 10 может сообщаться с устройством 26 для обработки данных и управляться им, что более подробно описано ниже. Устройство 26 может дополнительно сообщаться с измерительным устройством 28, которое используется для определения давления в трубопроводе 24 источника.
Система 11 лечения пониженным давлением выполнена с возможностью надежного определения состояния заполнения контейнера (т.е. определения того, полон ли контейнер жидкостью или нет). Система 11 полагается на то, что объем канала проточного сообщения зафиксирован и, таким образом, выпуск вакуума из этого известного объема должен происходить в течение заданного времени после того, как клапан 18 открыт. Когда устройство 26 для обработки данных обнаруживает блокировку внутри канала проточного сообщения любым надежным способом определения блокировки, это устройство 26 дает сигнал клапану 18 открыться на выбранное количество времени (например, 1 секунду), чтобы стравить пониженное давление из канала проточного сообщения в атмосферу. Устройство 26 получает данные от измерительного устройства 28 и контролирует спад давления за этот период, равный 1 секунде. Если давление спадает быстро, то устройство 26 заключает, что контейнер 17 полон, поскольку объем стравливаемой камеры очень мал. Соответственно, устройство 26 выдает сигнал, если определяет состояние полного контейнера.
Если этот спад медленный, то есть за период времени, равный 1 секунде, что соленоидный клапан 18 открыт, вакуум не спадает к заранее заданному уровню, то устройство 26 заключает, что контейнер 17 не полон. Устройство для обработки данных тогда предполагает, что первоначально обнаруженное условие блокировки вызвано фактической блокировкой в выходном трубопроводе 21, а не полным контейнером. Устройство 26 для обработки данных в этот конкретный момент может выдать отдельный сигнал, чтобы указать на присутствие блокировки. Предпочтительно, сигналы, использующиеся, чтобы уведомить пользователя, что контейнер полон жидкостью раны и имеется блокировка в выходном трубопроводе 21, через который протекает жидкость раны, являются различными и различимыми.
Спад пониженного давления может быть определен несколькими способами. Например, спад может быть определен путем измерения уменьшения пониженного давления (то есть увеличения абсолютного давления) по выбранному количеству времени после открытия клапана 18. В качестве другого примера спад может быть определен путем измерения количества времени, которое требуется для спада пониженного давления до порогового давления. Спад в пониженном давлении может также быть определен путем измерения снижения скорости потока в трубопроводе 24 за выбранное количество времени после открытия клапана 18. Другие способы измерения спада пониженного давления могут также быть использованы подобным образом и также подпадают под объем иллюстративных вариантов выполнения.
Вместе с иллюстративными вариантами выполнения могут быть использованы дополнительные компоненты, чтобы лучше определить состояние заполнения контейнера 17. Например, выходной трубопровод 21, соединяющий контейнер 17 с пористой подушкой 20, через которую протекает жидкость раны, может содержать дополнительный клапан 25. Закрывающий клапан 25 во время стравливания в атмосферу через клапан 18 может указывать на объем внутри контейнера, который не заполнен. Исходя из этой индикации пустого объема и знания геометрии контейнера можно определить уровень жидкости в контейнере, а также определить скорость потока жидкости от участка 15 ткани, если ее периодически контролировать.
Со ссылкой на Фиг.1, но также и на Фиг.2, устройство 26 для обработки данных может быть расположено внутри кожуха 40 терапевтического узла, который может также вмещать источник 19 пониженного давления, измерительное устройство 28 и клапан 18. Устройство 26 может быть выполнено с одним или большим количеством процессоров, которые являются процессорами одного типа или различного типа. Например, устройство 26 может содержать один или большее количество процессоров, логические элементы, аналоговые элементы или любую другую электронику, которая создает сигналы, включая информацию, такую как значение давления жидкости в различных местах в системе.
Устройство 26 выполняет программу 208 и может также находиться в сообщении с (i) памятью 210 для хранения данных и кодов программы, (ii) устройством 218 ввода/вывода (I/O) для общения с другими устройствами и системами, такими как клапаны или измерительные устройства, беспроводным образом, через провод или через входное устройство памяти, (iii) устройством 222 хранения, которое может хранить одну или большее количество баз 226а-226n данных (все вместе 226), таких как база данных, имеющая один или большее количество файлов, (iv) электронным дисплеем 234, который может, а может и не быть сенсорным, и (v) одним или большим количеством сигналов 238, которые способны сигнализировать пользователю системы лечения пониженным давлением, используя аудио, визуальные или другие сигналы. Программное обеспечение 208 может быть выполнено, чтобы взаимодействовать с каждым из других устройств (например, электронным дисплеем 234), чтобы разрешить управление и наблюдение за лечением пониженным давлением.
ДАННЫЕ ИСПЫТАНИЙ
Фиг.3 изображает графическое представление результатов теста, проведенного с системой, подобной системе 11 лечения пониженным давлением. В этом тесте было замечено изменение во времени спада относительно уровня заполнения в 125 мм ртутного столба для закрытого контейнера. Контейнер заполняли водой с различными уровнями от пустого до 500 мл с приращением в 50 мл. Отрицательное давление для терапии раны было установлено в 125 мм ртутного столба, при этом система работала, пока насос не останавливался при немного большем давлении, по сравнению с расчетным давлением. Терапию затем отключали и применяли естественную утечку давления, чтобы понизить давление до 125 мм ртутного столба. В этот момент клапаном управляли для стравливания контейнера к атмосферному давлению. Профиль давления регистрировался со скоростью 10 выборок в секунду. Тот же самый тест также проводился со стандартной большой раной, прикрепленной к системе, результаты которого изображены на графиках Фиг.6.
Фиг.4 изображает графическое представление результатов теста, в котором наблюдались различия во временах спада между полными и почти полными контейнерами при различных давлениях с большой раной. Стандартный большой вспененный материал раны и раневая повязка были подготовлены на пластмассовой основе и установлены с подушкой доставки пониженного давления, чтобы шприцем можно было впрыснуть жидкость для заполнения контейнера и вызвать сигнал блокировки. Были построены два набора кривых при давлениях терапии, равных от 50 до 400 мм ртутного столба, один при уровне жидкости 450 мл и один с контейнером, заполненным дренажом раны, пока не случился сигнал блокировки. Значение в 450 мл было выбрано потому, что столь высокий уровень заполнения, насколько это возможно, требовался для конкретного используемого контейнера, сообразно без появления сигнала блокировки. Эта ситуация была предусмотрена как худший вариант развития событий с пониманием того, что если система может дифференцировать между этими двумя ситуациями при высоком уровне заполнения, это только будет легче, когда уровень заполнения снижен.
Контейнер был заполнен до 450 мл, при этом было получено давление немного выше расчетного давления. Вакуумный насос был выключен и, по мере того, как утечка снизила давление к расчетному уровню, клапан вентиля был открыт, как описано выше. Для набора «заблокированных» кривых контейнер был заполнен путем впрыскивания воды в рану и, работая при нормальных условиях терапии. Результаты этого теста показаны на Фиг.4.
Фиг.5 изображает графическое представление результатов теста, в котором наблюдались различия спада между полным контейнером и другими уровнями жидкости при 350 мм ртутного столба с большой раной. Стандартная большая рана была подготовлена, как и в тесте, показанном на Фиг.3 и 4, при этом кривые давления построены при 350 мм ртутного столба для уровней жидкости от пустого контейнера до 500 мл, с заполнением извне. Эта процедура была осуществлена при непосредственном управлении, как и в тестах, описанных выше. Системой управляли при условиях нормальной терапии при 200 мм ртутного столба и жидкостью, введенной в рану, пока не произошел сигнал блокировки. Непосредственное управление было возобновлено при 350 мм ртутного столба, и построена последняя кривая.
ВЫВОДЫ ИЗ ИСПЫТАНИЙ
Графики, полученные с закрытым контейнером на Фиг.3, показывают хорошую линейность между уровнем заполнения и временем, необходимым для спада давления как к нулю, так и к 5 мм ртутного столба. Имеется некоторый переход в зависимостях на ранних стадиях спада, но тенденция на графиках примерно указывает, что время спада приблизительно пропорционально уровню заполнения.
Результаты, изображенные на Фиг.3, были получены для закрытого контейнера. Дополнительная работа, как отражено на Фиг.6, показала, что, когда система прикреплена к ране, эффект перехода в зависимостях значительно снижен.
График на Фиг.4 указывает на то, что имеется отличительное группирование данных. С полным контейнером, и когда произошла блокировка фильтра, давление падает ниже 10 мм ртутного столба меньше чем за 0,8 секунды, независимо от давления терапии. Когда контейнер приблизительно полон, но нет никакой блокировки, время падения давления до 10 ртутного столба составляло три секунды или больше. Эта разница может быть еще более значительной, если время измеряется до давления в процентах к начальному давлению, а не к абсолютному давлению.
Фиг.5 подтверждает, что время спада для всех уровней заполнения, от пустого контейнера до 500 мл, весьма существенно, чтобы давление упало к почти нулевому значению от 350 мм ртутного столба. Самая быстрая скорость спада (500 мл) до приблизительно 20 мм ртутного столба была четыре секунды, а до приблизительно 10 мм ртутного столба была 10 секунд. Для сравнения, кривая с блокировкой спадает к фактически нулевому давлению (ниже 3 мм ртутного столба) меньше чем за секунду.
Система и способ, раскрытые в настоящей заявке на изобретение, значительно улучшают существующие системы лечения отрицательным давлением, путем надежного оповещения пользователя системы, что контейнер для жидкости раны полон и, вероятно, должен быть опорожнен. Путем стравливания давления в канале проточного сообщения через клапан, системы и способы, раскрытые в этой заявке, в состоянии измерять спад отрицательного давления. Если отрицательное давление в канале проточного сообщения спадает быстро, то система заключает, что контейнер полон, и активирует сигнал, уведомляющий пользователя, что контейнер заполнен жидкостью раны. Если отрицательное давление в канале проточного сообщения спадает медленно, то система заключает, что в системе имеется блокировка, которая должна быть удалена, и уведомляет об этом пользователя, также активируя сигнал.
Хотя при том, что многие из примеров, которые здесь обсуждались, являются применениями настоящего изобретения в медицинской области лечения ран, настоящее изобретение также может быть применено к другим типам применения отрицательного давления, включая, но не ограничиваясь устройствами всасывания и устройствами сбора жидкости для других медицинских и немедицинских использований.
Специалисту должно быть понятно, что настоящее изобретение может быть применено во многих областях, где имеется потребность в обеспечении индикации состояния заполнения контейнера, содержащего любое вещество. Из предшествующего описания должно быть очевидно, что описано изобретение, имеющее существенные преимущества перед известными средствами. Хотя изобретение и было продемонстрировано только в нескольких из его возможных форм, оно ограничивается только этими формами, но также может быть подвержено различным изменениям и модификациям, не отступая от сущности изобретения.