輕量化機(jī)電式胸部按壓裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及機(jī)電式心肺按壓(“CPR”)裝置。本發(fā)明具體涉及包括胸部按壓器和按壓控制器的機(jī)電式CPR裝置，其中該胸部按壓器足夠輕，以至于能自支撐地放置在患者胸部上，該按壓控制器用于操作胸部按壓器，以產(chǎn)生對患者來說高質(zhì)量的按壓。
【背景技術(shù)】
[0002]胸部按壓循環(huán)包括按壓階段和釋放階段。具體而言，按壓階段包括在胸骨區(qū)域的胸部按壓，以擠壓心室，由此使含氧血液流向重要器官，釋放階段包括胸部擴(kuò)張，由此使心室重新填充血液。對于高質(zhì)量的胸部按壓來說，重要的是在釋放階段中足夠量的血液返回到心室。然而，如果較重的胸部按壓器坐放在患者胸部上，那么胸部擴(kuò)張受到限制，由此因返回到心室的血液量減少，所以血液灌注沒那么好。
[0003]機(jī)電式CPR裝置通常重20鎊或以上。由于這個重量，如果CPR裝置直接坐放在患者胸部上，那么CPR裝置將提供會影響CPR按壓效果的預(yù)負(fù)荷。為了避免胸部的預(yù)負(fù)荷，活塞型機(jī)電式CPR裝置通常會使用具有連接于剛性背板的剛性支腿的組件，在患者胸部上方抬起按壓單元。為了適應(yīng)可能的患者尺寸范圍，這種剛性支撐機(jī)構(gòu)必須提供高度調(diào)節(jié)，以使按壓頭安置在患者胸部上。當(dāng)按壓力推擠患者胸部時，相等且相反的反作用力拉拽支腿和背板結(jié)構(gòu)。對支腿和背板以及高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的需要，增加了整個系統(tǒng)的重量和尺寸，并且增加了設(shè)置系統(tǒng)和啟動按壓所需要的時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明將控制器從胸部按壓器分離，由此使胸部按壓器的重量顯著減小到足夠輕，以至于能直接坐放在患者胸部上，且沒有剛性支撐結(jié)構(gòu)。所以，胸部按壓器可以使用簡單的纏繞-圍繞綁帶固定到患者上。在操作中，胸部按壓器按壓頭的向下的力被綁帶抵消，以有效地按壓患者胸部。
[0005]本發(fā)明的一種形式是CPR裝置，該CPR裝置采用胸部按壓器、通過電源/控制電纜連接于胸部按壓器的按壓控制器、和圍繞患者纏繞且連接于胸部按壓器的一個或多個綁帶。胸部按壓器包括一組安裝在殼體內(nèi)的電機(jī)、機(jī)械傳動器、線性致動器和按壓頭，且還可以包括位置傳感器和/或力傳感器。在操作中，胸部按壓器自支撐在患者胸部上，且按壓控制器為電機(jī)施加電源和控制信號，以致動按壓頭做線性運(yùn)動，以便給患者胸部施加受控的按壓力。
【附圖說明】
[0006]從下面結(jié)合附圖閱讀的本發(fā)明各種實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述形式和其他形式以及本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)，將變得更加明顯。詳細(xì)描述和附圖僅是本發(fā)明的示例，而不是限制，本發(fā)明的范圍通過所附權(quán)利要求及其等同表述來限定。
[0007]圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的CPR裝置的第一示例性實(shí)施例。
[0008]圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的CPR裝置的第二示例性實(shí)施例。
[0009]圖2A和2B示出了根據(jù)本發(fā)明的胸部按壓器的示例性實(shí)施例。
[0010]圖3A和3B示出了根據(jù)本發(fā)明的線性致動器的第一示例性實(shí)施例。
[0011]圖4A和4B示出了根據(jù)本發(fā)明的線性致動器的第二示例性實(shí)施例。
[0012]圖5A和5B示出了根據(jù)本發(fā)明的線性致動器的第三示例性實(shí)施例。
[0013]圖6A和6B示出了根據(jù)本發(fā)明的線性致動器的第四示例性實(shí)施例。
[0014]圖7A和7B示出了根據(jù)本發(fā)明的線性致動器的第五示例性實(shí)施例。
[0015]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的按壓控制器的示例性實(shí)施例。
具體實(shí)施例
[0016]參照圖1A，本發(fā)明的機(jī)電式CPR裝置10提供患者P胸部(以剖面圖示出)高質(zhì)量的按壓。為此，CPR裝置10采用胸部按壓器20、按壓控制器30和綁帶40。在操作中，胸部按壓器20自支撐在患者P胸部的胸骨區(qū)域上，使用綁帶40圍繞患者P纏繞且連接于胸部按壓器20的側(cè)面。按壓控制器30通過電源/控制電纜12給胸部按壓器20提供電源和控制信號，以便給患者P的胸部施加周期性的按壓力21。胸部按壓器20的輕量化有利于患者P的高質(zhì)量胸部按壓，包括在胸骨區(qū)域的胸部按壓，以擠壓患者P的心臟Η的心室，由此使含氧血液流向重要器官，和不受限制的患者Ρ的胸部擴(kuò)張，由此使血液重新填充心臟Η的心室，且沒有被胸部按壓器20的重量所阻止。具體而言，胸部按壓器20的輕量化具有微不足道的由按壓力21內(nèi)的箭頭表示的預(yù)負(fù)荷，該預(yù)負(fù)荷不會影響CPR按壓的效果。
[0017]圖1Β示出了本發(fā)明的機(jī)電式CPR裝置11，該CPR裝置采用替代綁帶40的背板43，背板43通過一對綁帶41和42聯(lián)接于胸部按壓器20。采用胸部按壓器20和按壓控制器30，CPR裝置11為患者Ρ的胸部提供了與CPR裝置10相同的高質(zhì)量按壓。
[0018]現(xiàn)在將在本文中描述圖2-7，以便于胸部按壓器20的自支撐和輕量化特征的理解。
[0019]參照圖2Α，胸部按壓器20包括一組安裝在殼體100內(nèi)的電機(jī)50、機(jī)械傳動器60、線性致動器70和按壓頭80。
[0020]出于胸部按壓的目的，本文中電機(jī)50被寬泛地定義為在結(jié)構(gòu)上被配置成產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的任何電機(jī)，且本文中機(jī)械傳動器60被寬泛地定義為在結(jié)構(gòu)上被配置成用于將電機(jī)50旋轉(zhuǎn)運(yùn)動降低并傳遞到線性致動器70的任何傳動器。適用于胸部按壓器20的電機(jī)50的示例包括(但不限于)無刷DC電機(jī)。適用于胸部按壓器20的機(jī)械傳動器60的示例包括(但不限于)齒輪機(jī)構(gòu)/箱和滑輪/皮帶系統(tǒng)。
[0021]同樣出于胸部按壓的目的，本文中線性致動器70被寬泛地定義為在結(jié)構(gòu)上被配置成將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動的任何致動器，且本文中按壓頭80被寬泛地定義為在結(jié)構(gòu)上被配置成響應(yīng)于往復(fù)線性運(yùn)動的任何物品，以便以特定的分布方式給患者P的胸部施加周期性按壓力(例如，沿著按壓頭80與患者P物理接觸的按壓表面基本上均等的力分布)。
[0022]胸部按壓器20還可以包括用于確定相對于基線位置的按壓頭80的位置的位置傳感器90，和用于確定施加到患者P的胸部的按壓力大小的力傳感器。
[0023]在實(shí)施中，部件50-80和可選部件90和91可以以對患者的胸部施加微不足道的預(yù)負(fù)荷的任何構(gòu)造方式組裝和安裝在殼體100內(nèi)。在如圖2A所示的一個實(shí)施例中，CPR裝置20的未致動狀態(tài)包括按壓頭80縮回到基線位置，由此使按壓頭80的按壓表面(未示出)與殼體100的底部表面上的開口(未示出)平齊或延伸穿過該開口。對于這個實(shí)施例，按壓頭80的按壓表面將胸部按壓器20支撐在患者P的胸部的胸骨區(qū)域上，同時在患者P的胸部的胸骨區(qū)域上施加微不足道的預(yù)負(fù)荷。在替代實(shí)施例中，CPR裝置20的未致動狀態(tài)包括按壓頭80縮回基線位置，由此使按壓頭80的按壓表面縮回殼體100內(nèi)。對于這個實(shí)施例，殼體100的底部表面將胸部按壓器20支撐在患者P的胸部的胸骨區(qū)域上，同時在患者P的胸部的胸骨區(qū)域上施加微不足道的預(yù)負(fù)荷。
[0024]此外，綁帶40通過適于對殼體100施加反按壓力44的任何方式聯(lián)接于殼體100的側(cè)面，該綁帶不會在患者P的胸部的胸骨區(qū)域上顯著增加胸部按壓器20的預(yù)負(fù)荷。具體而言，綁帶40是可調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)不同患者尺寸，并且將綁帶40連接到胸部按壓器20的過程可包括一些張緊。因此，在實(shí)施中，胸部按壓器20和綁帶40的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)確保按壓頭81的足夠行程，以拉緊綁帶40的任何松弛，所以張緊度不是臨界調(diào)整，且CPR裝置40的操作者不會傾向于過度張緊綁帶40.
[0025]在操作中，如圖2B所示，胸部按壓器20的致動狀態(tài)的按壓階段包括通過按壓控制器30 (圖1)致動電機(jī)50，由此使按壓頭80從基線位置到各個按壓位置之一，其中根據(jù)由按壓控制器30執(zhí)行的按壓算法，按壓位置的范圍從最小按壓位置(例如，零(0)英寸)到最大按壓位置(例如，用于成人的二(2)英寸)。按壓頭80從基線位置到按壓位置的延伸在殼體100上施加向上的反作用力23，該反作用力被綁帶40的反按壓力44抵消。
[0026]根據(jù)由按壓控制器30執(zhí)行的按壓算法，胸部按壓器20的致動狀態(tài)的釋放階段包括按壓頭縮回到如圖2A所示的基線位置或較小的按壓位置。同樣，根據(jù)由按壓控制器30執(zhí)行的按壓算法，胸部按壓器的致動狀態(tài)將循環(huán)經(jīng)過按壓階段(圖2B)和釋放階段(圖2A)。
[0027]現(xiàn)在將在本文中描述圖3-7，以便于理解線性致動器70的各種實(shí)施例，該線性致動器70將來自電機(jī)50和機(jī)械傳動器60的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為用于按壓頭80的往復(fù)線性運(yùn)動。
[0028]圖3A和3B示出了電機(jī)驅(qū)動的滾珠絲杠形式的線性致動器70的第一實(shí)施例。在一種形式中，在按壓階段中，絲杠71通過電機(jī)50和機(jī)械傳動器60的按壓向前運(yùn)動隨著按壓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動51C旋轉(zhuǎn)，由此使螺母72被沿向下方向線性偏移，以使按壓頭81在如圖3A所示的向下按壓運(yùn)動21C中線性延伸。在釋放階段，絲杠71隨著電機(jī)50和機(jī)械傳動器60的縮回旋轉(zhuǎn)運(yùn)動51R旋轉(zhuǎn)，由此使螺母72被沿向上的方向線性偏移，以使按壓頭81在如圖3B所示的向上縮回運(yùn)動21R中線性縮回。在實(shí)施中，按壓頭81連接于螺母72，且螺母72在通道或其他滑動路徑(未示出)中滑動，以防止螺母72旋轉(zhuǎn)。
[0029]在替代形式中，在按壓階段，螺母72通過電機(jī)50和機(jī)械傳動器60隨著按壓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動51C轉(zhuǎn)動，由此使絲杠71被沿向下方向線性偏移，以使按壓頭81在如圖3A所示的向下按壓運(yùn)動21C中線性延伸。在釋放階段，螺母72通過電機(jī)50和機(jī)械傳動器60隨著釋放旋轉(zhuǎn)運(yùn)動51R轉(zhuǎn)動，由此使絲杠71被沿向上方向線性偏移，以使按壓頭81在如圖3B所示的向上縮回運(yùn)動21R中線性縮回。在實(shí)施中，按壓頭81連接于絲杠71，且絲杠71在通道或其他滑動路徑(未示出)中滑動，以防止絲杠71旋轉(zhuǎn)。
[0030]圖4A和4B示出了往復(fù)