Искусственный клапан сердца
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при изготовлении искусственных клапанов сердца и дальнейшем наблюдении за его работой. Искусственный клапан сердца содержит кольцевой корпус, размещенную в корпусе створку, устройства контроля работы клапана, оснащенные устройствами беспроводного электропитания и беспроводной передачи данных с антеннами. Микроэлектронное устройство (МЭМС) контроля работы клапана и/или датчики встроены внутрь материала корпуса и/или створки искусственного клапана сердца. Каждая створка и/или корпус имеет колебательный контур с индуктивностью и емкостью, соединенный с МЭМС устройством контроля работы. В створке и/или корпусе могут быть расположены датчик температуры, датчик излучения на основе излучающих светодиодов/принимающих фотодиодов, ультразвуковой датчик излучения на основе пьезоэлементов, соединенный с устройством контроля работы клапана. Датчик излучения выполнен с возможностью контроля давления, вязкости крови, степени и временных параметров открытия и закрытия створок клапана, очистки створки и/или корпуса клапана от сгустков крови. Обеспечивается устройство контроля работы клапана, которое внедрено/встроено внутрь материала створки или корпуса клапана в процессе изготовления и не контактирует непосредственно с потоком крови и иных сред при работе, что в целом минимизирует влияние всех систем клапана и устройств контроля его работы на работу организма. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при изготовлении искусственных клапанов сердца и дальнейшем наблюдении за его работой.
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при изготовлении искусственных клапанов сердца и дальнейшем наблюдении за его работой.
Известен сенсор для протезов клапана сердца (опубликованная международная заявка WO 2016/028583). В качестве сенсора используется отдельное имплантируемое в сердце устройство, представляющее собой каркас со встроенными датчиками.
Известно также устройство для мониторинга работы клапана сердца, представляющее собой короткую трубку, соединяемую с левым желудочком сердца. Датчик кровяного давления расположен внутри трубки (опубликованная международная заявка WO 2017/136733). Сенсор является отдельным имплантируемым предметом
Известно устройство мониторинга параметров организма, встраиваемое в тело с различными датчиками (опубликованная заявка US 2017086683),
Во всех указанных устройствах сенсоры или датчики являются отдельным имплантируемым предметом, не заменяющим какие-либо органы тела и не выполняющим функции каких-либо органов. Недостатком таких устройств является то, что в течение всего времени работы сенсор или датчик омывается потоком крови, что налагает особые требования к подбору материалов для изготовления сенсора и заставляет проводить дополнительные исследования их совместимости с кровью и тканями тела.
Предлагаемое изобретение позволяет решить вышеназванные проблемы, при этом устройство контроля работы клапана внедрено/встроено внутрь материала створки или корпуса клапана в процессе изготовления и не контактирует непосредственно с потоком крови и иных сред при работе. Таким образом, в тело не вводится никаких отдельных дополнительных устройств - диагностических тестеров (помимо собственно клапана сердца), материалы клапана уже прошли всю необходимую сертификацию и апробацию на совместимость, что в целом минимизирует влияние всех систем клапана и устройств контроля его работы на работу организма.
Согласно изобретению, искусственный клапан сердца содержит кольцевой корпус, по крайне мере одну размещенную в корпусе створку и устройство контроля работы клапана с рядом дополнительных активных или пассивных устройств/датчиков/сенсоров, оснащенное устройствами беспроводного электропитания и беспроводной передачи данных (со своими антеннами, общими или отдельными), при этом все устройства встроены в корпус, створку и/или другие части искусственного клапана сердца. Размеры клапана и его створок позволяют разместить в них значительное количество диагностических тестеров, линейные размеры позволяют разместить в них различные типы антенн как для дистанционного питания, так и для обмена информацией со внешним устройством.
Сущность изобретения поясняется чертежами на примере трехстворчатого клапана.
Примеры размещения антенн приведены на Фиг. 1 (а, б, в) - для клапана и Фиг. 1г - для створки. Фиг. 1а показывает размещение антенны 1 в одном секторе кольцевого корпуса 2 клапана. Для увеличения эффективности антенны путем увеличения ее размеров, антенну 1 можно разместить по всей окружности, как показано на Фиг. 1б в виде одного замкнутого или разомкнутого витка. Для еще большей эффективности антенну 1 можно сделать многовитковой (Фиг. 1в). Достаточно большая площадь створок 3 клапана и периметр каждой створки 3 позволяют разместить антенну 1 непосредственно на створке 3. Один из возможных вариантов показан на Фиг. 1г.
Каждая створка 3 и/или кольцевой корпус 2 может иметь колебательный контур с индуктивностью и емкостью, соединенный с микроэлектронным/МЭМС устройством контроля работы. При открытии и закрытии створок 3 по оценке взаимосвязи между контурами можно оценить степень открытия и закрытия створок 3 и временнЫе характеристики работы искусственного клапана сердца. На Фиг. 2 (а, б, в) показаны возможные варианты размещения катушек индуктивности 4 колебательных контуров для оценки степени открытия/закрытия створок 3 клапана (2а - размещение катушек индуктивности 4 внутри клапана и противолежащей створки 3; 2б - размещение катушек индуктивности 4 по противоположным краям створок 3; 2в - размещения катушек индуктивности 4 внутри клапана и противолежащей створки 3, и по противоположным краям створок 3). При открытии створки 3 расстояние между индуктивностями 4 контуров как на створках, так и между створками 3 и корпусом 2 увеличивается, индуктивная связь между контурами минимальная, при полном закрытии - максимальная, микроэлектронное устройство оценивает взаимосвязь контуров и выдает оценку открытия или закрытия створки 3. При необходимости перед установкой клапана может проводиться калибровка измерений. Также калибровка может проводиться непосредственно после установки клапана для оценки поправок, связанных с ненулевыми физическими параметрами тела/крови и их влиянием на взаимосвязь между контурами.
Кроме того в корпус 2 или створку могут 3 быть встроены дополнительные устройства/датчики 5, которые могут быть как самодостаточными и работать независимо от устройства контроля (вся нужная электронная обвязка будет уже в датчике 5), так и требовать для работы соединения с устройством контроля, позволяющие оценить не только степень открытия створок и временнЫе характеристики работы искусственного клапана, но и ряд дополнительных параметров, например температуру тела, параметры кровеносной системы, механические и физические параметры клапана и его створок и др. На Фиг. 3 (а, б, в, г) показаны возможные расположения датчиков 5 излучения (приемников, передатчиков, или трансиверов) для оценки открытия створок 3 и параметров кровеносной системы. Датчики 5 излучения могут быть как электромеханическими, например, на основе пьезоэлементов, так и электрическими, например, на основе излучающих светодиодов/принимающих фотодиодов в различных диапазонах волн, включая монохромные излучатели (лазеры). Пример размещения датчика 5 показан на Фиг. 3а. При закрытой створке 3 датчик 5 (передающая часть), размещенный в створке 3, излучает в тело, мимо корпуса 2 клапана, отраженной волны нет. При полном открытии створки 3 излучение отражается от корпуса 2 клапана и может быть обнаружено приемной частью датчика 5 в створке 3, либо обнаруживается отдельным приемником в корпусе 2 клапана. Пример размещения датчика 5 в корпусе клапана показан на Фиг. 3б. В корпусе 2 клапана размещен излучатель, при закрытой створке луч может быть обнаружен на противоположной стороне кольца, при полностью открытой створке 3 луч может быть обнаружен либо приемником на конце створки 3 (Фиг. 3в), либо приемником отраженного луча на самом кольцевом корпусе 2 (Фиг. 3г).
Ультразвуковой излучатель может также выполнять функцию очистки клапана от сгустков крови или функцию предотвращения образования сгустков. Излучатель может располагаться на всех частях клапана - корпусе и на каждой створке. Регулярное использование излучателя предотвратит накопление сгустков крови на элементах конструкции клапана и возможное образование тромбов, или изменение режимов работы клапана и его створок (например, из-за изменения массы или геометрических размеров) в будущем.
Датчик температуры позволит осуществлять контроль температуры тела.
Размещение датчиков температуры и излучателя ультразвуковой очистки не требует пояснений рисунками.
На чертежах не показано размещение датчиков и излучателей в двухстворчатом и одностворчатом клапанах. Их устройство и работа будут понятны специалистам по аналогии с описанием для трехстворчатого клапана.
1. Искусственный клапан сердца, содержащий кольцевой корпус, по крайне мере одну размещенную в корпусе створку, устройства контроля работы клапана, оснащенные устройствами беспроводного электропитания и беспроводной передачи данных с антеннами, отличающееся тем, что микроэлектронное/МЭМС устройство контроля работы и/или датчики встроены внутрь материала корпуса и/или створки искусственного клапана сердца.
2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что каждая створка и/или корпус имеет колебательный контур с индуктивностью и емкостью, соединенный с микроэлектронным/МЭМС устройством контроля работы.
3. Клапан по п 1, отличающийся тем, что в створке и/или корпусе расположен датчик температуры.
4. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что в створке и/или корпусе расположен датчик излучения на основе излучающих светодиодов/принимающих фотодиодов.
5. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что в створке и/или корпусе расположен ультразвуковой датчик излучения на основе пьезоэлементов.
6. Клапан по п. 4 или 5, отличающееся тем, что датчик излучения соединен с устройством контроля работы клапана.
7. Клапан по пп. 4-6, отличающийся тем, что датчик излучения выполнен с возможностью выполнения одной или нескольких функций, к которым в том числе относятся контроль давления, контроль вязкости крови, контроль степени и временных параметров открытия и закрытия створок клапана, очистка створки и/или корпуса клапана от сгустков крови.
