ITUB20155959A1 - blood treatment equipment and peristaltic pump - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione è relativa ad una apparecchiatura per il trattamento del sangue ed una pompa peristaltica. The present invention relates to a blood treatment apparatus and a peristaltic pump.
In particolare, la presente invenzione trova un suo utilizzo particolare per i trattamenti definiti di “circolazione extracorporea” nei quali per muovere il sangue che subisce il trattamento viene utilizzata una pompa peristaltica. In particular, the present invention finds its particular use for the treatments defined as "extracorporeal circulation" in which a peristaltic pump is used to move the blood that undergoes the treatment.
L’invenzione riesce ad eliminare gli inconvenienti dell’arte nota, consentendo un’elevata durata del tubo, un minore danno a eventuali parti solide all’ interno del fluido (minore emolisi, nel caso il fluido pompato sia sangue) e un’estrema rapidità nel montaggio dell’ accoppiamento tubo/pompa che può (nella versione preferita) essere realizzato come kit monouso, The invention is able to eliminate the drawbacks of the prior art, allowing a long duration of the tube, less damage to any solid parts inside the fluid (less hemolysis, if the pumped fluid is blood) and extreme rapidity when assembling the hose / pump coupling which can (in the preferred version) be made as a disposable kit,
È noto che le attuali pompe peristaltiche sono composte di uno statore cilindrico esterno e di un rotore interno coassiale allo statore. Il rotore comprende uno o più pattini o rulli e viene movimentato grazie ad un motore ad esso collegato. It is known that current peristaltic pumps are composed of an external cylindrical stator and an internal rotor coaxial to the stator. The rotor comprises one or more shoes or rollers and is moved thanks to a motor connected to it.
Una porzione di tubo o “tubo sottopompa” (in tal modo viene infatti chiamato in gergo tecnico il segmento di tubo elastico sottoposto all’azione peristaltica della pompa) è posto manualmente tra lo spazio compreso tra la superficie interna dello statore, che funge da piano di reazione, e la circonferenza descritta dagli elementi pressori (pattini o rulli) che ruotano solidali al rotore, disposti lungo la superfìcie esterna di quest’ultimo. Nelle pompe peristaltiche tradizionali, lo spazio destinato all’accoglimento del tubo sottopompa è progettato in modo che sia pari alla somma dello spessore delle pareti del tubo da comprimere (piccole variazioni in più o in meno sono scelte in funzione del tipo di tubo o del fluido da pompare). I rulli comprimono il tubo progressivamente contro lo statore nel loro movimento rotatorio. Il tubo compresso genera il flusso per variazione del suo volume interno. A portion of tube or "subpump tube" (in this way the elastic tube segment subjected to the peristaltic action of the pump is called in technical jargon) is manually placed between the space between the internal surface of the stator, which acts as a surface reaction, and the circumference described by the pressure elements (shoes or rollers) which rotate integral with the rotor, arranged along the external surface of the latter. In traditional peristaltic pumps, the space intended for housing the subpump tube is designed so that it is equal to the sum of the thickness of the walls of the tube to be compressed (small variations more or less are chosen according to the type of tube or fluid to pump). The rollers compress the tube progressively against the stator in their rotational movement. The compressed tube generates the flow by variation of its internal volume.
Nella sezione di tubo disposta a monte della compressione effettuata dal rotore (ovvero sulla porzione già stata interessata dalla compressione dei rulli pressori), il tubo riprende la sua forma originale risucchiando il fluido da pompare. Il ripetersi ciclico e monodirezionale di questa azione permette il pompaggio. In the pipe section arranged upstream of the compression carried out by the rotor (ie on the portion already affected by the compression of the pressure rollers), the pipe resumes its original shape sucking the fluid to be pumped. The cyclic and unidirectional repetition of this action allows pumping.
I vantaggi della presente invenzione saranno più evidenti grazie alla descrizione che segue, fatta con riferimento alle figure allegate in cui: The advantages of the present invention will be more evident thanks to the following description, made with reference to the attached figures in which:
- la Fig.l è una vista in pianta dall’alto di un possibile esempio di realizzazione di una pompa realizzata in conformità con l’invenzione; - Fig. 1 is a top plan view of a possible example of construction of a pump made in accordance with the invention;
- le Figg.lA e 1B sono, rispettivamente, due viste in sezione secondo le linee A-A e B-B di Fig.l; - Figs.1A and 1B are, respectively, two sectional views along the lines A-A and B-B of Fig.l;
- la Fig.2 è una vista laterale dell’ esempio di realizzazione della pompa illustrato in Fig.l; - Fig.2 is a side view of the example of realization of the pump illustrated in Fig.l;
- le Figg.3, 4, 5 sono schematiche viste prospettiche che mostrano lo statore ed il tubo sottopompa dell’ esempio delle figure precedenti; in particolare, la Fig.3 è relativa al solo corpo dello statore, la Fig.4 è relativa al solo tubo sottopompa nella disposizione assunta quando associato allo statore, e la Fig. 5 è relativa all’insieme formato da statore e tubo sottopompa; - Figs. 3, 4, 5 are schematic perspective views showing the stator and the subpump tube of the example of the previous figures; in particular, Fig. 3 relates only to the stator body, Fig. 4 relates only to the subpump tube in the arrangement assumed when associated with the stator, and Fig. 5 relates to the assembly formed by the stator and subpump tube;
- le Figg. 6, 7, 8 rappresentano un possibile esempio di realizzazione di un kit utilizzabile nell’apparecchiatura oggetto dell’invenzione; in particolare, la Fig. 6 è una vista prospettica dall’alto, la Fig. 7 è una vista prospettica dal basso, e la Fig. 8 è una vista laterale; - Figs. 6, 7, 8 represent a possible example of realization of a kit that can be used in the equipment object of the invention; in particular, Fig. 6 is a perspective view from above, Fig. 7 is a perspective view from below, and Fig. 8 is a side view;
- le Figg. 9, 10, 11 rappresentano degli schemi che illustrano la conformazione dello statore e le modalità di interazione tra pressore e tubo sottopompa; - Figs. 9, 10, 11 show diagrams which illustrate the conformation of the stator and the modalities of interaction between the presser and the subpump tube;
- le Figg. 12, 12A, mostrano un possibile esempio di realizzazione di un tubo sottopompa e di un statore, rappresentati, rispettivamente, secondo una vista laterale e secondo una vista in sezione secondo la linea A-A di Fig.12; - Figs. 12, 12A, show a possible embodiment of a subpump tube and a stator, shown respectively in a side view and in a sectional view along the line A-A of Fig.12;
- la Fig. 13 mostra un possibile esempio di realizzazione di uno statore in conformità dell’invenzione; - Fig. 13 shows a possible example of realization of a stator in accordance with the invention;
- la Fig. 14 mostra una base realizzata in conformità della presente invenzione, in una vista prospettica dall’alto; - Fig. 14 shows a base made in accordance with the present invention, in a perspective view from above;
- la Fig,14A è un particolare ingrandito della base di cui in Fig.14; - Fig, 14A is an enlarged detail of the base of Fig.14;
- le Figg. 15 e 16 mostrano l’esempio di realizzazione della base di cui in Fig.14 insieme ad un kit secondo la presente invenzione; la Fig. 15 rappresenta le due parti in fase di montaggio, la Fig. 16 li rappresenta a montaggio avvenuto. - Figs. 15 and 16 show the example of construction of the base shown in Fig. 14 together with a kit according to the present invention; Fig. 15 represents the two parts being assembled, Fig. 16 shows them after assembly.
Per una migliore comprensione dell’invenzione sarà fatto inizialmente riferimento a quanto illustrato nelle Figg. 1-5. In una pompa (10) realizzata secondo la presente invenzione, lo statore (2), anziché esterno, è posto all’ interno della circonferenza (4) descritta dalla rotazione del rullo pressore (1). Sullo statore (2) è montato il tubo sottopompa (3); detto tubo è compresso tra il rullo pressore (I) e lo statore stesso. Lo statore (2) è rimovibile per facilitare il montaggio del tubo sullo statore e soprattutto il posizionamento dell’insieme tubo/statore sulla pompa stessa. For a better understanding of the invention, reference will be made initially to what is illustrated in Figs. 1-5. In a pump (10) made according to the present invention, the stator (2), instead of external, is placed inside the circumference (4) described by the rotation of the pressure roller (1). The pump tube (3) is mounted on the stator (2); said tube is compressed between the pressure roller (I) and the stator itself. The stator (2) is removable to facilitate the assembly of the tube on the stator and above all the positioning of the tube / stator assembly on the pump itself.
Nella soluzione preferita mostrata nei disegni (ma non limitativa), Γ insieme tubo/statore è realizzato come kit monouso premontato per aumentare ulteriormente la semplicità di montaggio e la sicurezza operativa. In the preferred solution shown in the drawings (but not limiting), the tube / stator assembly is made as a pre-assembled disposable kit to further increase the simplicity of assembly and operational safety.
Nella soluzione preferita (ma non limitativa) è presente un singolo rullo pressore per aumentare F efficienza della pompa ma soprattutto per ridurre l’usura del tubo. Questa soluzione presenta una disposizione elicoidale del sottopompa in quanto lo stesso deve necessariamente compiere un giro completo (360°) affinché, in ogni punto della ciclica rotazione del rullo pressore vi sia un tratto di tubo occluso dallo rullo stesso. In the preferred (but not limiting) solution there is a single pressure roller to increase the efficiency of the pump but above all to reduce the wear of the tube. This solution has a helical arrangement of the sub-pump since the same must necessarily make a complete revolution (360 °) so that, at each point of the cyclic rotation of the pressure roller, there is a section of pipe occluded by the roller itself.
Nella soluzione preferita (ma non limitativa) ulteriori archi di circonferenza del tubo sottopompa sono dedicati a permettere un raggiungimento graduale della piena occlusione e della piena riapertura del tubo da parte del rullo pressore, il quale, nel suo percorso intorno allo statore si troverà a comprimere sempre almeno 2 spire di sottopompa, una di esse sempre occlusa mentre l’altra alternativamente in occlusione o in apertura. In the preferred (but not limiting) solution, further circumferential arcs of the subpump tube are dedicated to allow a gradual achievement of full occlusion and full reopening of the tube by the pressure roller, which, in its path around the stator, will compress always at least 2 coils of the subpump, one of them always occluded while the other alternately occluded or opened.
Il rullo pressore (1) è provvisto di mezzi di motorizzazione atti a premetterne la rotazione (RI), in senso orario nell’esempio, attorno al proprio asse verticale, indicato con (5) nelle figure. Il rullo pressore (I) è supportato da una base girevole folle (li), la quale ruota attorno allo statore (2) (rotazione oraria attorno all’asse 6 dello statore, indicata con R2) consentendo la ciclica interazione tra il tubo sottopompa supportata dallo stesso statore (2) ed il rullo pressore (1). Nell’esempio rappresentato nelle Figg.l-5, la base girevole (I I) è girevole rispetto ad una base fissa (12) sulla quale è fissato, preferibilmente in modo amovibile, lo statore (2). The pressure roller (1) is equipped with motorization means designed to allow its rotation (RI), clockwise in the example, around its vertical axis, indicated with (5) in the figures. The pressure roller (I) is supported by an idle rotating base (li), which rotates around the stator (2) (clockwise rotation around the axis 6 of the stator, indicated by R2) allowing the cyclic interaction between the supported subpump tube from the same stator (2) and the pressure roller (1). In the example shown in Figs.1-5, the swivel base (I I) is rotatable with respect to a fixed base (12) on which the stator (2) is fixed, preferably in a removable way.
Nelle figure 1 e 1B, per meglio evidenziare la struttura ed il funzionamento della pompa peristaltica (10) delFinvenzione, sono contrassegnate con (3A) e (3B) due porzioni del tubo sottopompa (3) disposte, rispettivamente, superiormente (3A) ed inferiormente (3B). In Fig.IB è visibile come la parte inferiore del tubo (3B) risulta compressa dal pressore (1) per un valore massimo, mentre la parte superiore (3A) è nella configurazione nella quale la compressione è in misura minore. In Figures 1 and 1B, in order to better highlight the structure and operation of the peristaltic pump (10) of the invention, two portions of the subpump tube (3) are marked with (3A) and (3B), arranged respectively above (3A) and below. (3B). In Fig.IB it is visible how the lower part of the tube (3B) is compressed by the presser (1) for a maximum value, while the upper part (3A) is in the configuration in which the compression is to a lesser extent.
Lo statore (2) è provvisto di una scanalatura esterna (20) (il cui sviluppo verrà di seguito descritto) nella quale è accolto il sottopompa (3); l’estremità di ingresso (3 in) è fissata in corrispondenza della porzione di bloccaggio (21); Festremità di uscita (3 out) attraversa il foro (22) dello statore (2). The stator (2) is provided with an external groove (20) (the development of which will be described below) in which the sub-pump (3) is received; the inlet end (3 in) is fixed at the locking portion (21); The outlet end (3 out) passes through the hole (22) of the stator (2).
Per meglio descrivere il funzionamento della presente invenzione viene di seguito considerato come riferimento il percorso del fluido. In order to better describe the operation of the present invention, the path of the fluid is hereinafter considered as a reference.
Un primo tratto di tubo (3 in) definisce la connessione di ingresso del sottopompa posta all’ interno dello statore rimovibile. Lo statore è pertanto "rimovibile" dalla base della pompa ove è alloggiato il rullo pressore ma è sempre e comunque collegato solidamente con la lastra di fissaggio alla Base Pompa sulla quale sono montati i tubatismi e gli altri componenti. Detto tratto di tubo è, nella presente descrizione, rappresentato da un normale tubo a uso medicale. A first section of pipe (3 in) defines the inlet connection of the sub-pump located inside the removable stator. The stator is therefore "removable" from the base of the pump where the pressure roller is housed but is always and in any case connected solidly with the fixing plate to the Pump Base on which the pipes and other components are mounted. In the present description, said section of tube is represented by a normal tube for medical use.
Il tubo sottopompa (3) (di materiale elastico a memoria di forma, ad es. PVC o silicone), montato sullo statore rimovibile (2) si inserisce nell'alloggiamento (21), si avvolge intorno alla parete dello stesso statore la cui sezione in questo primo tratto è una spirale (20) che (nei disegni delle Figg.I-5) impiega 180° per crescere di un valore opportuno portando il tubo da una posizione in cui viene solamente sfiorato dal percorso circolare del rullo pressore fino ad essere sottoposto, con un lento e progressivo schiacciamento, alla completa compressione. The subpump tube (3) (made of elastic shape memory material, e.g. PVC or silicone), mounted on the removable stator (2) fits into the housing (21), wraps around the wall of the same stator whose section in this first section there is a spiral (20) which (in the drawings of Figs I-5) takes 180 ° to increase by an appropriate value, bringing the tube from a position in which it is only touched by the circular path of the pressure roller until it is subjected, with a slow and progressive crushing, to complete compression.
Il tubo sottopompa rimane a questa distanza (completamente compresso dal rullo), avvolto attorno allo statore ora di sezione circolare costante, per un intero giro (360°). Terminato il giro, nei successivi 180° la scanalatura (20) presentata dallo statore (20) riprende una sezione a spirale, e la distanza dal rullo pressore decresce gradualmente fino a permettere al sottopompa che lo avvolge la completa distensione e ritorno al diametro originale. Qui il sottopompa si inserisce all’ interno dello statore per fuoriuscire in corrispondenza dell’estremità contraddistinta dal riferimento (3 out). In pratica, lo statore (2) è un corpo sostanzialmente cilindrico e cavo all’interno per permettere le connessioni al circuito idraulico per il fluido in ingresso e in uscita (vedi foro centrale assiale 22). Esternamente, facendo riferimento alla disposizione di Fig.5, dall’alto verso il basso lo statore (2) presenta una prima porzione che si sviluppa in una sezione a spirale con diametro crescente fino al raggiungimento di un valore massimo che viene mantenuto per 360° (piccole variazioni in più o in meno rispetto a tale ampiezza di arco saranno decise in funzione del tipo di tubo o di fluido da pompare) assumendo una conformazione circolare cilindrica, ed un ultimo tratto (180° nell’esempio) ove un percorso nuovamente a spirale ma stavolta decrescente ritorna al diametro minimo di partenza. Il percorso del tubo sottopompa definisce un’elica lungo l'asse dello statore per evitare sovrapposizioni del tubo. The underpump tube remains at this distance (completely compressed by the roller), wrapped around the stator, now of constant circular section, for a full revolution (360 °). At the end of the turn, in the following 180 ° the groove (20) presented by the stator (20) resumes a spiral section, and the distance from the pressure roller gradually decreases until it allows the sub-pump that surrounds it to completely stretch and return to the original diameter. Here the sub-pump is inserted inside the stator to come out at the end marked by the reference (3 out). In practice, the stator (2) is a substantially cylindrical body and hollow inside to allow connections to the hydraulic circuit for the incoming and outgoing fluid (see central axial hole 22). Externally, referring to the arrangement of Fig. 5, from top to bottom the stator (2) has a first portion that develops into a spiral section with an increasing diameter until a maximum value is reached which is maintained for 360 ° (small variations more or less with respect to this arc width will be decided according to the type of tube or fluid to be pumped) assuming a cylindrical circular conformation, and a last section (180 ° in the example) where a path again at spiral but this time decreasing it returns to the minimum starting diameter. The path of the subpump tube defines a helix along the stator axis to avoid overlapping of the tube.
I vantaggi che derivano da tale disposizione sono, nello scopo della presente invenzione, i seguenti: The advantages deriving from this arrangement are, within the scope of the present invention, the following:
a) Il rullo pressore comprime il tubo dal lato convesso, vale a dire esternamente alla curva che il tubo stesso compie intorno allo statore. In questo caso la forza necessaria alla compressione del tubo è minore perché il tubo dal lato convesso è sottoposto a una forza di trazione (dovuta alla sua disposizione lungo una circonferenza) che tende di per sé ad avvicinare le pareti del tubo. Ne consegue una minore usura del tubo ed una riduzione del trauma nei confronti del fluido pompato (importante se si tratta di sangue). Si ottiene maggior durata del tubo e minore emolisi. a) The pressure roller compresses the tube from the convex side, ie externally to the curve that the tube itself makes around the stator. In this case the force necessary to compress the pipe is less because the convex side of the pipe is subjected to a traction force (due to its arrangement along a circumference) which tends in itself to bring the walls of the pipe closer. This results in less wear of the tube and a reduction in trauma to the pumped fluid (important if it is blood). Longer tube life and less hemolysis are achieved.
b) Rispetto ad una pompa peristaltica tradizionale, a parità di diametro del rullo pressore e di circonferenza formata dal tubo, la deformazione impressa dal rullo pressore al tubo schiacciato dal lato esterno è inferiore; ne consegue un’ulteriore riduzione dell’usura del tubo. Inoltre, il volume sottratto dalla compressione del rotore nel tubo è minore. Si ottiene maggiore efficienza di volume pompato per giro. b) Compared to a traditional peristaltic pump, with the same diameter of the pressure roller and the circumference formed by the tube, the deformation imparted by the pressure roller to the tube squeezed from the outside is less; this results in a further reduction in tube wear. Also, the volume subtracted from the compression of the rotor in the tube is smaller. Greater efficiency of pumped volume per revolution is achieved.
c) La compressione del tubo è molto graduale se paragonata alle pompe tradizionali grazie ad un lento aumento del diametro dello statore. Lo stress sul tubo provocato dalla compressione/decompressione dello stesso contro lo statore è distribuito lungo un arco di 180°+ 180° (nella soluzione illustrata). Nelle pompe tradizionali questa variazione, dal diametro pieno alla completa occlusione e viceversa, avviene in un arco limitato (10°-20°). Per aumentare questo valore spesso lo statore è progettato non circolare ma ellittico. La soluzione qui illustrata, oltre che incrementare ulteriormente la durata del tubo, permette anche di ridurre i picchi di pressione dovuti alla repentina compressione/decompressione del tubo. Si riducono così le pulsazioni sul tubo dovute alle brusche variazioni di flusso e pressione e il back flow. c) The compression of the tube is very gradual if compared to traditional pumps thanks to a slow increase in the stator diameter. The stress on the tube caused by its compression / decompression against the stator is distributed along an arc of 180 ° + 180 ° (in the illustrated solution). In traditional pumps this variation, from full diameter to complete occlusion and vice versa, occurs in a limited arc (10 ° -20 °). To increase this value, the stator is often designed not circular but elliptical. The solution illustrated here, in addition to further increasing the life of the tube, also allows to reduce the pressure peaks due to the sudden compression / decompression of the tube. In this way, pulsations on the pipe due to sudden changes in flow and pressure and back flow are reduced.
d) Nella soluzione illustrata e preferita (ma non limitativa) si utilizza un rotore a rullo singolo che offre vantaggi di maggior efficienza di pompaggio e di minore usura del tubo (che viene compresso una sola volta per ogni giro del pressore). d) In the illustrated and preferred (but not limiting) solution, a single roller rotor is used which offers advantages of greater pumping efficiency and less wear of the tube (which is compressed only once for each revolution of the presser).
e) Per ottenere la soluzione descritta al punto precedente è necessario che il percorso del tubo sottopompa non sia complanare ma che si sviluppi lungo un’elica cilindrica di almeno una spira (due spire nell’ esempio descritto). Questa necessità potrebbe complicare il montaggio manuale del sottopompa. Per ovviare a questa difficoltà, e per ottenere ulteriori vantaggi, è stata prevista la possibilità di rendere rimovibile lo statore stesso dalla sede della pompa. e) To obtain the solution described in the previous point, it is necessary that the path of the subpump tube is not coplanar but that it develops along a cylindrical helix of at least one turn (two turns in the example described). This necessity could complicate the manual assembly of the subpump. To obviate this difficulty, and to obtain further advantages, the possibility has been envisaged of making the stator itself removable from the pump seat.
f) Lo statore rimovibile semplifica le operazioni di montaggio del tubo perché si inserisce nella pompa l’insieme già premontato (preferibilmente monouso) costituito dall’accoppiamento tubo/statore. Vi sono vantaggi per la sicurezza dovute alle ridotte esigenze di manipolazione e conseguente riduzione di errori operativi, f) The removable stator simplifies tube assembly operations because the pre-assembled assembly (preferably disposable) consisting of the tube / stator coupling is inserted into the pump. There are safety benefits due to the reduced handling requirements and consequent reduction of operational errors,
g) L’insieme tubo/statore può essere integrato con mezzi ausiliari per il corretto bloccaggio in sede e con opportuni collegamenti idraulici per connettersi al resto del circuito. g) The tube / stator assembly can be integrated with auxiliary means for correct locking in place and with appropriate hydraulic connections to connect to the rest of the circuit.
Ulteriori vantaggi e caratteristiche dell’invenzione saranno qui di seguito descritti facendo riferimento alle Figg.6-16. Further advantages and features of the invention will be described below with reference to Figs. 6-16.
Una apparecchiatura (100) per il trattamento del sangue in conformità dell’invenzione si compone sostanzialmente di due parti; una base (101) ed un kit (102), preferibilmente di tipo monouso. An apparatus (100) for the treatment of blood in accordance with the invention essentially consists of two parts; a base (101) and a kit (102), preferably of the disposable type.
La base (101) è costituita da un involucro di forma adeguata che contiene; The base (101) consists of an appropriately shaped envelope which contains;
- uno schermo (103) (che può essere uno schermo tattile o "touch screen") atto a fornire informazioni sul trattamento e permettere all'operatore di intervenire sui parametri del trattamento; l'interazione può essere integrata da manopole e/o cursori vari; - a screen (103) (which can be a tactile or "touch screen") suitable for providing information on the treatment and allowing the operator to intervene on the treatment parameters; the interaction can be integrated by various knobs and / or sliders;
- l'elettronica di gestione, i motori elettrici, i contatti ed i mezzi per scambiare dati e connettori per scambiare gas e liquidi - management electronics, electric motors, contacts and means to exchange data and connectors to exchange gas and liquids
- la pompa peristaltica (10) a singolo pressore esterno (1) realizzata in modo da poter essere facilmente e rapidamente "caricata" con il kit (102). - the peristaltic pump (10) with single external presser (1) made in such a way that it can be easily and quickly "loaded" with the kit (102).
Il kit (102), che può essere vantaggiosamente di tipo monouso, viene preassemblato all'origine per evitare errori e per semplificare la procedura. D kit è idealmente diviso in due parti da una lastra (104) in materiale plastico. In conformità all’esempio illustrato, la lastra (104) consente di associare il kit (102) alla base (101) nella posizione prestabilita mediante semplici incastri come mezzi di fissaggio i quali provvedono anche al corretto posizionamento ed allineamento del kit sulla base per assicurare la correttezza geometrica degli accoppiamenti tra lo stesso kit rimovibile ed il rullo pressore (1) della pompa (10) sulla base (101). The kit (102), which can advantageously be of the disposable type, is pre-assembled at the origin to avoid errors and to simplify the procedure. D kit is ideally divided into two parts by a plastic plate (104). In accordance with the illustrated example, the plate (104) allows the kit (102) to be associated with the base (101) in the predetermined position by means of simple joints as fastening means which also provide for the correct positioning and alignment of the kit on the base to ensure the geometric correctness of the couplings between the same removable kit and the pressure roller (1) of the pump (10) on the base (101).
Nella parte che chiameremo "inferiore" (disposta inferiormente nelle Figg.6, 7, 8, 15, 16) e che va ad affacciarsi all'azione della pompa si trova un supporto rigido (2) che corrisponde allo statore (2) descritto in precedenza per l’esempio delle Figg.1-5, e che sostiene il tubo sottopompa (3) e lo guida in un percorso appositamente conformato. In questa forma di attuazione dell’invenzione il supporto (2) è fissato rigidamente alla lastra (104). In the part that we will call "lower" (arranged below in Figs. 6, 7, 8, 15, 16) and which faces the action of the pump, there is a rigid support (2) which corresponds to the stator (2) described in previously for the example of Figs. 1-5, and which supports the subpump tube (3) and guides it in a specially shaped path. In this embodiment of the invention the support (2) is rigidly fixed to the plate (104).
Il tubo sottopompa (3), che è sottoposto all'azione pompante del rullo pressore (1) nella parte inferiore della lastra (104) è collegato, attraverso la lastra (104), alla parte superiore del kit (102), ove trovano posto i componenti per il trattamento extracorporeo prescelto (106) (ad esempio, emofiltri, adsorbers, ossigenatori o altro), i tubi di ingresso ed uscita sangue che sono collegati al paziente (non illustrati), sensori vari (di Pressione, Temperatura, Perdite ematiche, Bolle d'aria, ecc.) che comunicano i dati alla base (101) attraverso appositi mezzi (contatti elettrici striscianti e/o connettori per la trasmissione fisica di pressioni o altro), nonché i condotti e i tubi di collegamento tra i vari componenti (non illustrati). The subpump tube (3), which is subjected to the pumping action of the pressure roller (1) in the lower part of the plate (104) is connected, through the plate (104), to the upper part of the kit (102), where the components for the selected extracorporeal treatment (106) (for example, haemofilters, adsorbers, oxygenators or other), the blood inlet and outlet tubes that are connected to the patient (not shown), various sensors (for Pressure, Temperature, Blood losses , Air bubbles, etc.) which communicate the data to the base (101) through suitable means (sliding electrical contacts and / or connectors for the physical transmission of pressures or other), as well as the connection ducts and pipes between the various components (not shown).
Il kit (102) così composto realizza un insieme che permette all'operatore un semplice caricamento dello stesso kit (102) sulla base (101) evitandogli operazioni manuali complesse altrimenti necessarie sulle attuali macchine per trattamenti extracorporei, mantenendo nel contempo una forma compatta e ri ducendo grandemente gli errori di montaggio. The kit (102) thus composed creates an assembly that allows the operator a simple loading of the same kit (102) on the base (101) avoiding complex manual operations otherwise necessary on the current machines for extracorporeal treatments, while maintaining a compact and compact shape. greatly attributing assembly errors.
La parte inferiore del kit (102), ovvero quella disposta al disotto della lastra (104), contiene il supporto (2) per il tubo sottopompa ed il tubo sottopompa (3) stesso. The lower part of the kit (102), that is the one arranged below the plate (104), contains the support (2) for the subpump tube and the subpump tube (3) itself.
Il supporto (2), detto anche statore nella presente descrizione, possiede le seguenti caratteristiche peculiari: The support (2), also called stator in the present description, has the following peculiar characteristics:
- mediante una prima superfìcie cilindrica con uno sviluppo a spirale (contrassegnata da I in Fig. 12), permette al tubo sottopompa di affacciarsi gradatamente all'azione pressoria del rullo pressore in un arco di almeno 90° (preferibilmente 180°) per minimizzare l'impatto meccanico e la conseguente usura del tubo stesso oltre che a minimizzare gli effetti traumatici dell'azione pressoria nei confronti delle particelle solide trasportate dal sangue - (nelle pompe roller convenzionali il passaggio dalla totale apertura del tubo sottopompa alla sua totale o quasi totale occlusione avviene in un arco di pochi gradi); - by means of a first cylindrical surface with a spiral development (marked by I in Fig. 12), it allows the subpump tube to gradually face the pressure action of the pressure roller in an arc of at least 90 ° (preferably 180 °) to minimize the mechanical impact and the consequent wear of the tube itself as well as minimizing the traumatic effects of the pressure action against the solid particles transported by the blood - (in conventional roller pumps the passage from the total opening of the subpump tube to its total or almost total occlusion occurs in an arc of a few degrees);
- una seconda superficie cilindrica a sviluppo circolare (contrassegnata da II in Fig. 12) mantiene occluso (o quasi occluso) il tubo sottopompa per un arco variabile tra 300° e 360°; - a second cylindrical surface with circular development (marked by II in Fig. 12) keeps the subpump tube occluded (or almost occluded) for an arc varying between 300 ° and 360 °;
- una terza superficie cilindrica a spirale (sostanzialmente speculare alla prima e contrassegnata da III in Fig. 12) permette una graduale distensione del tubo sottopompa allontanandolo dall'azione pressoria dello stesso in un arco di almeno 90° (preferibilmente 180°) utile ad evitare bruschi fenomeni di "back flow" dovuti al troppo rapido ritorno del tubo (3) alle sue dimensioni originarie. - a third cylindrical spiral surface (substantially specular to the first and marked by III in Fig. 12) allows a gradual extension of the subpump tube away from the pressure action of the same in an arc of at least 90 ° (preferably 180 °) useful to avoid sudden "back flow" phenomena due to the too rapid return of the pipe (3) to its original dimensions.
Poiché il supporto (2) al tubo sottopompa (3) è costituito da due metà simmetriche (contrassegnate da 2A e 2B in Fig.13) con un asse comune (X in Fig. 13, corrispondente all’asse 6 delle figg. 1-5), variando la posizione angolare reciproca mediante rotazione attorno a detto asse delle dette due metà (2A, 2B) si può intervenire meccanicamente sull'arco di occlusione che può essere variato anche durante il funzionamento della pompa stessa da un massimo iniziale di 360° per rendere la pompa autoadescante, riducendolo gradualmente al fine di diminuire lo "shear stress" ovvero l'attrito tangenziale che è il principale responsabile del danno alle cellule ematiche (emolisi) garantendo un effetto pompante più fluido e con ridotte pulsazioni. La variazione di detto angolo può avvenire in modo automatico con un servomotore ed anche essere dipendente dalla velocità di pompaggio: 360° a pompa ferma e durante il riempimento dei tubatismi per ridursi gradualmente all'av venuto riempimento dei tubi e all'aumentare della velocità. Since the support (2) to the subpump tube (3) consists of two symmetrical halves (marked by 2A and 2B in Fig. 13) with a common axis (X in Fig. 13, corresponding to axis 6 of Figs. 1- 5), by varying the reciprocal angular position by rotating the said two halves around said axis (2A, 2B), it is possible to mechanically intervene on the occlusion arc which can also be varied during operation of the pump itself from an initial maximum of 360 ° to make the pump self-priming, gradually reducing it in order to reduce the "shear stress" or the tangential friction which is the main cause of damage to blood cells (hemolysis) ensuring a more fluid pumping effect with reduced pulsations. The variation of said angle can take place automatically with a servomotor and also depend on the pumping speed: 360 ° with the pump stopped and during the filling of the pipes to gradually reduce when the pipes are filled and the speed increases.
Il supporto (2) al tubo sottopompa o statore (2) presenta un profilo che si svolge (vedi porzione I di Fig.12) lungo un’elica la cui proiezione, sul piano ortogonale all'elica stessa, ha inizialmente una parte che si sviluppa a spirale da un diametro minore verso un diametro maggiore lungo un arco preferibilmente di 180 gradi, una parte di 300/ 360 gradi (vedi porzione II di Fig. 12) che ha sviluppo circolare di diametro (D2) ed un'ultima parte (vedi porzione III di Fig.12) che ha sviluppo a spirale dal diametro (D2) al diametro (DI) lungo un arco preferibilmente di 180 gradi verso il diametro (DI) attorno alla superficie del supporto (2). I diametri DI e D2 differiscono almeno del valore del diametro interno del tubo sottopompa (3) impiegato; questo per permettere di passare gradualmente dalla totale pervietà del tubo alla totale o quasi totale occlusione dello stesso. D supporto al tubo sottopompa (3) prevede due ancoraggi del tubo a detto supporto solamente in prossimità delle estremità del tubo (3) stesso. Questo per mantenere il tubo nella sua possibilità di muoversi parzialmente e limitatamente lungo il proprio asse, in tal modo si evitano "stiramenti" e stress meccanici di altro genere che compromettono l'efficienza del pompaggio e la vita meccanica del tubo sottopompa stesso. Questa "libertà" di movimento del tubo sottopompa è resa possibile dalla caratteristica del pressore (1) della pompa che essendo "attivo" vale a dire direttamente messo in rotazione sul proprio asse (5) , percorre l'orbita attorno al supporto (2) ed al tubo sottopompa (3) trascinato dal suo stesso movimento rotatorio, avanzando sulla superficie del tubo (3) per attrito anziché essere spinto da un braccio che lo trascina, trascinando e "stirando" a sua volta il tubo sottopompa stesso, come si vedrà meglio in seguito. The support (2) to the sub-pump tube or stator (2) has a profile that unwinds (see portion I of Fig. 12) along a helix whose projection, on the plane orthogonal to the helix itself, initially has a part that develops in a spiral from a smaller diameter towards a larger diameter along an arc preferably of 180 degrees, a part of 300/360 degrees (see portion II of Fig. 12) which has a circular development of diameter (D2) and a last part ( see portion III of Fig.12) which has a spiral development from diameter (D2) to diameter (DI) along an arc preferably 180 degrees towards the diameter (DI) around the surface of the support (2). The diameters D1 and D2 differ at least by the value of the internal diameter of the subpump pipe (3) used; this is to allow to gradually pass from the total patency of the tube to the total or almost total occlusion of the same. The support for the subpump pipe (3) provides two anchors of the pipe to said support only near the ends of the pipe (3) itself. This is to keep the tube in its ability to move partially and limitedly along its own axis, thus avoiding "stretching" and other mechanical stresses which compromise the pumping efficiency and the mechanical life of the subpump tube itself. This "freedom" of movement of the underpump tube is made possible by the characteristic of the pump presser (1) which, being "active", that is to say directly rotated on its own axis (5), runs its orbit around the support (2) and to the subpump tube (3) dragged by its own rotary movement, advancing on the surface of the tube (3) by friction instead of being pushed by an arm that drags it, dragging and "stretching" in turn the subpump tube itself, as will be seen better later.
Il supporto (2) è vantaggiosamente realizzabile in materiale plastico rigido (policarbonato, PVC o altro) in grado di garantire la sufficiente rigidità per contrastare l'azione pressoria del rotore (1) e quindi l’efficacia dell'azione pompante. Può essere realizzato mediante stampaggio o iniezione, permettendo in tal modo una riduzione di costi atta a renderlo un componente monouso quindi adatto ad essere sostituito ad ogni singolo trattamento seppure della durata di alcuni giorni. The support (2) can advantageously be made of rigid plastic material (polycarbonate, PVC or other) capable of ensuring sufficient rigidity to counteract the pressure action of the rotor (1) and therefore the effectiveness of the pumping action. It can be made by molding or injection, thus allowing a reduction in costs capable of making it a disposable component therefore suitable to be replaced for each single treatment even if it lasts a few days.
Il rullo pressore (1) ruota esternamente allo statore (2) ove viene alloggiato il tubo sottopompa (3) effettuando in tal modo una compressione del tubo radialmente e dall'esterno verso l'interno dell'asse dello statore (2). The pressure roller (1) rotates externally to the stator (2) where the subpump tube (3) is housed thus effecting a compression of the tube radially and from the outside towards the inside of the stator axis (2).
Risulta estremamente vantaggioso il fatto che Γ apparecchiatura di pompaggio sia formata da due parti, la base (101) ed il kit (102), tra loro distinte e facilmente associabili; questa caratteristica determina un più sicuro e veloce assemblaggio nella fase di preparazione del trattamento ed una più efficace esecuzione del trattamento. In conformità della presente invenzione, il rullo pressore (1) è attivo, vale a dire che è messo in rotazione sul proprio asse verticale (5) grazie ad un motore elettrico ad esso collegato. Il collegamento cinematico tra il motore (non illustrato nei disegni) ed il pressore (1) può essere realizzato con un sistema di ingranaggi, ad esempio con ruote dentate o pulegge, catene e simili mezzi di trasmissione del moto. It is extremely advantageous that the pumping apparatus is formed by two parts, the base (101) and the kit (102), which are distinct from each other and can be easily associated; this feature determines a safer and faster assembly in the preparation phase of the treatment and a more effective execution of the treatment. In accordance with the present invention, the pressure roller (1) is active, ie it is rotated on its own vertical axis (5) thanks to an electric motor connected to it. The kinematic connection between the motor (not shown in the drawings) and the presser (1) can be made with a system of gears, for example with toothed wheels or pulleys, chains and similar motion transmission means.
Un altro vantaggio fornito dalla presente invenzione è relativo al fatto che il rullo pressore (1), oltre che ruotare su sé stesso è vincolato ad una sola estremità al resto della apparecchiatura. Questo consente una rapida ed agevole sostituzione del kit. Preferibilmente lo stesso pressore (1) è disposto su una piattaforma (105) libera di ruotare attorno un asse coassiale all'asse dello statore (2) ove verrà posizionato lo statore stesso. In pratica, il rullo pressore (1) non ruota attorno all'asse della base (101) se non viene trascinato per reazione dall'attrito sul tubo (3); il movimento impresso al pressore (1) è solo quello necessario a determinare la sua rotazione attorno a proprio asse verticale (5), il movimento di rivoluzione attorno allo statore (2) essendo determinato dalla interazione dello stesso pressore (1) con il tubo sottopompa (3) supportato dallo statore (2). In questo modo la pompa non esercita alcuna spinta se lo statore non viene correttamente posizionato, risultando pertanto inattiva in caso di montaggio non corretto e quindi innocua per qualunque operatore che ne venisse in contatto. Another advantage provided by the present invention relates to the fact that the pressure roller (1), in addition to rotating on itself, is constrained at only one end to the rest of the apparatus. This allows a quick and easy replacement of the kit. Preferably the same presser (1) is arranged on a platform (105) free to rotate around an axis coaxial to the axis of the stator (2) where the stator itself will be positioned. In practice, the pressure roller (1) does not rotate around the axis of the base (101) if it is not dragged by reaction by the friction on the tube (3); the movement imparted to the presser (1) is only that necessary to determine its rotation around its own vertical axis (5), the movement of revolution around the stator (2) being determined by the interaction of the same presser (1) with the pump tube (3) supported by the stator (2). In this way the pump does not exert any thrust if the stator is not correctly positioned, thus resulting inactive in case of incorrect assembly and therefore harmless for any operator who comes into contact with it.
Allorché il kit (102) viene inserito nell'apposito alloggiamento sulla base (101), il rullo pressore (1) entra in contatto col tubo sottopompa (3) montato sullo statore (2) comprimendone la parte che segue il percorso circolare di diametro (D2). Lo statore (2) insieme con il tubo sottopompa (3) montato al suo intorno rappresenta la parte inferiore del kit (102). Il movimento rotatorio dello stesso rullo pressore (1), premuto contro il tubo sottopompa (3), per attrito e reazione, fa rotolare il pressore (1) attorno allo statore (2) ed al tubo sottopompa (3) montato su quest’ultimo. Questo movimento induce una reazione anche nel tubo sottopompa (3) il quale, contrariamente a quanto avverrebbe se il rullo pressore (I) non fosse attivo ma venisse trascinato dalla rotazione della piattaforma (105), non tende ad allungarsi a monte del passaggio del rullo pressore (1) perché trascinato e "stirato" dallo stesso. Questa ulteriore vantaggiosa caratteristica dell’ invenzione consente di migliorare la tendenza del tubo (3) stesso a recuperare il diametro originale. Inoltre è possibile affermare che il rullo pressore (1) addirittura "spinge" all' indietro il tubo (3) (cioè verso monte considerando il percorso di rivoluzione compiuto dal pressore I) il quale tubo tende a ritornare rapidamente al diametro originale non compromettendo in tal modo il rendimento della pompa. When the kit (102) is inserted in the special housing on the base (101), the pressure roller (1) comes into contact with the subpump tube (3) mounted on the stator (2) compressing the part that follows the circular diameter path ( D2). The stator (2) together with the pump tube (3) mounted around it represents the lower part of the kit (102). The rotary movement of the same pressure roller (1), pressed against the pump tube (3), by friction and reaction, causes the pressure device (1) to roll around the stator (2) and the pump tube (3) mounted on the latter. . This movement also induces a reaction in the subpump tube (3) which, contrary to what would happen if the pressure roller (I) was not active but was dragged by the rotation of the platform (105), does not tend to stretch upstream of the passage of the roller. presser (1) because it is dragged and "stretched" by it. This further advantageous feature of the invention allows to improve the tendency of the tube (3) itself to recover the original diameter. Furthermore, it is possible to state that the pressure roller (1) even "pushes" the tube (3) backwards (i.e. upstream considering the revolution path taken by the pressure element I) which tube tends to quickly return to the original diameter without compromising thus the efficiency of the pump.
Il rullo pressore (I) descrive quindi una circonferenza attorno allo statore (2) provvedendo alla successiva compressione di tutti i punti del sottopompa (3) opportunamente posizionato sullo statore (2) assicurando in tal modo l'effetto pompante. Per facilitare l'inserimento e l'estrazione del kit (102) e quindi dello statore (2) di cui è parte integrante, la piattaforma (105) sulla quale è montato il rullo pressore (1) può essere in grado, grazie ad un sistema ad eccentrico, di allontanare o di avvicinare, l'asse di rotazione del rullo pressore (1) di una distanza necessaria all'estrazione o all'inserimento del kit. In pratica, la piattaforma (105) è montata girevole folle attorno ad un asse verticale che coincide, quando l’apparecchiatura (100) è montata, con l’asse verticale dello statore (2). La piattaforma (105) è collegata ad un perno ad asse verticale (non illustrato nei disegni) mediante una connessione ad eccentrico che in un verso di rotazione (ad esempio orario) consente una rotazione libera (folle) della stessa piattaforma attorno al suo asse verticale mantenendo costante la distanza tra il pressore (2) supportato e l’asse verticale della stessa piattaforma (105); nel verso di rotazione opposto (quindi antiorario, con il riferimento del presente esempio), la piattaforma si sposta per un valore anche molto contenuto ma sufficiente ad allontanare il pressore (1) dalla zona centrale consentendo l’introduzione (e l’estrazione) del kit (102) rispetto alla basa (101). In pratica, l'inversione del senso di rotazione del motore determina meccanicamente il distacco del rullo pressore (1) dal tubo sottopompa (3): questa caratteristica costituisce una ulteriore sicurezza operativa in quanto impedisce che per errore (umano o del software di gestione) possa verificarsi un pompaggio del sangue in senso opposto a quello desiderato. The pressure roller (I) therefore describes a circumference around the stator (2) providing for the subsequent compression of all the points of the subpump (3) suitably positioned on the stator (2) thus ensuring the pumping effect. To facilitate the insertion and extraction of the kit (102) and therefore of the stator (2) of which it is an integral part, the platform (105) on which the pressure roller (1) is mounted may be able, thanks to a eccentric system, to move the rotation axis of the pressure roller (1) away or closer by a distance necessary for the extraction or insertion of the kit. In practice, the platform (105) is mounted idle revolving around a vertical axis which coincides, when the equipment (100) is mounted, with the vertical axis of the stator (2). The platform (105) is connected to a pin with a vertical axis (not shown in the drawings) by means of an eccentric connection which in one direction of rotation (for example clockwise) allows a free (neutral) rotation of the same platform around its vertical axis. keeping constant the distance between the supported presser (2) and the vertical axis of the same platform (105); in the opposite direction of rotation (therefore anticlockwise, with the reference of this example), the platform moves for a very limited value but sufficient to move the presser (1) away from the central area allowing the introduction (and extraction) of the kit (102) compared to the base (101). In practice, the inversion of the direction of rotation of the motor mechanically determines the detachment of the pressure roller (1) from the subpump tube (3): this feature constitutes an additional operational safety as it prevents it from being mistakenly (human or of the management software) blood pumping in the opposite direction to that desired may occur.
L’associazione del kit (102) alla base (101) può essere realizzata o migliorata mediante mezzi di fissaggio del tipo illustrato nei disegni. In particolare, il kit (102) può essere provvisto di una serie di fori (108) calzabili su corrispondenti perni (110) presentati da due supporti superiori (109) previsti sulla base (101). I perni (110) possono presentare una estremità libera a sezione ingrossata, atta ad essere inserita ad interferenza dei fori (108) presentati dal kit (102) sulla piastra (104). Inoltre, ciascuno di detti supporti (109) è provvisto di una leva (111) a sviluppo longitudinale, fulcrata attorno ad un asse (K) e provvista di mezzi elastici di spinta. Le due leve (111) sono inoltre provviste di corrispondenti gole (112) così da ammorsare la piastra (104) del kit (102). In pratica, la piastra (104), e di conseguenza il kit (102), viene fissata alla base (101) perché le leve (111) ammorsano la piastra (104) su due lati contrapposti ed i perni (110) sono inseriti nei fori (108) del kit (102). The association of the kit (102) to the base (101) can be achieved or improved by means of fastening means of the type illustrated in the drawings. In particular, the kit (102) can be provided with a series of holes (108) which can be fitted onto corresponding pins (110) presented by two upper supports (109) provided on the base (101). The pins (110) can have a free end with enlarged section, suitable for being inserted by interference with the holes (108) presented by the kit (102) on the plate (104). Furthermore, each of said supports (109) is provided with a lever (111) with longitudinal development, pivoted around an axis (K) and provided with elastic thrust means. The two levers (111) are also provided with corresponding grooves (112) so as to clamp the plate (104) of the kit (102). In practice, the plate (104), and consequently the kit (102), is fixed to the base (101) because the levers (111) clamp the plate (104) on two opposite sides and the pins (110) are inserted in the holes (108) of the kit (102).
L’apparecchiatura in oggetto, come espresso in precedenza, è utilizzabile in trattamenti del sangue e risulta vantaggiosamente efficace per trattamenti extracorporei che prevedono la necessità di una sola pompa (pompa sangue) quali, a titolo di esempio, la sottrazione di C02dal sangue o la sottrazione di Colesterolo, Citochine, Trattamenti mediante farmaci non iniettabili per l'eliminazione di batteri Graham negativi, etc. e che non abbisognano della complessità di una macchina per emofiltrazione con bilance, riscaldatori, etc. per permettere alla struttura sanitaria di accedere a tali semplici trattamenti con facilità e senza i costi derivanti dall'uso di macchine più complesse che possono essere impiegate più proficuamente nei casi che le richiedono specificatamente. The apparatus in question, as previously expressed, can be used in blood treatments and is advantageously effective for extracorporeal treatments which require a single pump (blood pump) such as, by way of example, the subtraction of CO2 from the blood or the subtraction of cholesterol, cytokines, treatments using non-injectable drugs for the elimination of negative Graham bacteria, etc. and that do not need the complexity of a haemofiltration machine with scales, heaters, etc. to allow the health facility to access these simple treatments easily and without the costs deriving from the use of more complex machines that can be used more profitably in the cases that specifically require them.
Quanto descritto ed illustrato ha valore esemplificativo e non limitativo di qualsiasi modifica o variante rientrante nell’ambito di protezione definito dalle rivendicazioni. What has been described and illustrated has an exemplary and non-limiting value of any modification or variant falling within the scope of protection defined by the claims.
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ITUB2015A005959A ITUB20155959A1 (en) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | blood treatment equipment and peristaltic pump |
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DE146483C (en) * | 1902-09-03 | 1903-12-05 | Peristaltic pump. | |
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GB2128262A (en) * | 1982-09-15 | 1984-04-26 | Thomas John Mcneel Robertson | Peristaltic pump or motor |
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