УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРИТОНЕАЛЬНОГО ДИАЛИЗА Российский патент 1995 года по МПК A61M1/28 

Изобретение относится к медицине, в частности к устройствам для внепочечного очищения крови.

Известно устройство для интермитирующего перетонального диализа, в котором воду для диализирующего раствора получают путем очистки обычной водопроводной воды методом обратного осмоса. После очистки вода из накопителя поступает в мерный сосуд, сообщающийся с атмосферой. По достижению нужной дозы, регистрируемой поплавковым датчиком, дальнейшее поступление воды перекрывается электромагнитным клапаном, и включается роликовый насос, который закачивает в мерный сосуд с водой определенную дозу глюкозо-солевого концентрата. Последняя зависит от времени работы настроенного на определенную скорость роликового насоса, и регулируется при помощи реле задержки времени. Правильность разведения контролируется электропроводностью диализирующего раствора. Далее раствор подогревается в теплообменнике и стерилизуется путем прохождения через бактерицидный фильтр (0,2 мкм). На этапе раствор полностью готов к потреблению. Задачей остальных элементов гидросхемы является: влить в брюшную полость определенную дозу диализирующего раствора, обеспечить ему экспозицию в брюшной полости, слить отработанный раствор и запустить следующий цикл процесса. Перечисленные операции осуществляются впускным и сливным электромагнитным клапанами, включающими их таймером и камерой контроля дозы слива. С поднятием отработанного раствора до определенной отметки поплавковый датчик дает команду на запуск очередного цикла и открытие клапана опорожнения камеры контроля дозы слива.

Наиболее существенными недостатками данного устройства являются:
неполное использование резерва мощности блока приготовления диализирующего раствора, т. к. последний гидравлически и электрически привязан к одному диализу у одного больного, т.е. для проведения 2-3-х и более диализов одновременно необходимо установить 2-3 и более аппарата;
невозможно соблюдать пропорцию компонентов диализирующего раствора в узких пределах, т.к. в устройстве она зависима от инертности поплавкового датчика, скорости вращения роликового насоса, меняющейся случайно или по недосмотру в широких пределах, степени прижатия трубки роликами, инертности, включающих насос, реле, таймер, неизбежности отклонения в сечении роликового сегмента при его производстве;
невозможности изменения концентрации глюкозы во время диализного процесса, т. е. полное однообразие осмолярности раствора-параметра, требующего особой гибкости. Применительно к устройству изменение осмолярности раствора возможно лишь при условии приготовления батареи концентратов с различным содержанием глюкозы;
невозможности использования приготовляемого аппаратом диализирующего раствора для проведения других более эффективных методов перитонеального диализа, поскольку необходимо прерывать на время перезарядки блока пропорциональности смешивания;
невозможность получить большую скорость стерилизации.

На участке бактериального фильтра скорость производства диализирующего раствора замедляется, что с постепенным ростом его сопротивления приводит к нарушению даже таких несложных режимов, какие присущи интермитирующему диализу. Объединение дозирующих аппаратов с атмосферой вызывает необходимость в воздушных стерилизующих фильтрах, а сопротивление фильтров усиливает инертность чувствительных устройств, включенных в процессе дозированного смешивания. Невозможно подогрева диализирующего раствора до нужной температуры при изменении скорости его движения.

Наиболее близким из известных по технической сущности и достигаемому результату является устройство для перитонеального диализа, содержащее емкости очищенной воды с датчиками уровня, солевого концентрата и глюкозы, оснащенные клапанами с узлами управления, соединенные с емкостями блоки дозирования вышеуказанных компонентов, блок обеспечения непрерывности диализа, блоки подогрева и стерилизации раствора, контроля его температуры и электропроводности, дозаторы подачи и удаления диализирующего раствора, выполненные в виде эластичных полупрозрачных емкостей с концевыми выключателями, первая из которых расположена выше, а вторая - ниже места ввода диализирующего раствора.

Как показала эксплуатация этого устройства оно не позволяет: с достаточной и необходимой точностью изменить концентрационные свойства раствора; анализировать и корректировать правильность подбора концентрационной программы у конкретного пациента, из-за чего последняя остается на уровне общеприемлемой; из-за колена с отрицательным давлением в системе дозирования отработанного диализата, образовавшегося по той или иной причине, воздушная пробка может остановить гидродинамический процесс, что приводит к переполнению брюшной полости и требует вмешательства персонала; уследить за внезапно нарушившейся пропускной способности катетера, что приводит к потере полезного диализного времени; исключить систематически образующиеся из-за проточного подогрева диализирующего раствора воздушные пузырьки, которые перекрывают часть полезной диализной площади брюшины, что больными плохо воспринимаются; слить некачественный раствор в канализацию без вмешательства персонала; достигнуть быстрой коррекции избыточного объема в брюшной полости и быстрого отключения пациента без помощи персонала обслуживания.

Устройство для перетонеального диализа представлено на чертеже.

Устройство для перетонеального диализа содержит емкости очищенной воды 1 с датчиками уровня (на чертеже не показаны), солевого концентрата 2 и глюкозы 3, оснащенные клапанами 4,5, 6 и 9 с узлами управления, соединенные с емкостями 1,2 и 3 блоки 7 и 8 дозирования вышеуказанных компонентов, блок 10 обеспечения непрерывности диализа, блоки 11 и 12, 13 и 14 подогрева и стерилизации раствора, контроля его температуры и электропроводности, дозаторы 15 и 16 подачи и удаления диализирующего раствора, выполненные в виде эластичных полупрозрачных емкостей 17 с концевыми выключателями 18 и 19, первая из которых расположена выше, а вторая - ниже месте ввода диализирующего раствора.

Устройство дополнительно оснащено системой 20 контроля удаляемого диализного раствора, контроллером 21 и задатчиком 22 и контролем отмывки от формалина, причем блок 10 обеспечения непрерывности диализа совмещен с дозатором 15 подачи диализного раствора, блок 11 подогрева установлен в емкости 1 очищенной воды и оснащен дополнительно узлом 28 контроля температуры, выход с емкости 1 очищенной воды, выход блоков дозирования 7 и 8 глюкозы и соли соединены тройником 29, а последний соединен с входом блока 12 стерилизации, блоки 13 и 14 контроля температуры и электропроводности установлены на выходе дозатора 15 подачи диализирующего раствора, система 20 контроля удаляемого диализирующего раствора содержит датчик 30 качества процесса диализа, соединенного с контроллером 21, узел фиксации времени наполнения дозатора удаления диализного раствора 31 также соединен с контроллером 21 и узлом 24 задания времени и объема, а блок 27 контроля отмывки от формалина содержит дополнительную емкость 32 (имитатор живота), подключенный через электромагнитный клапан (на чертеже не показан) между дозаторами 15 и 16 наполнения и слива; каждый из блоков дозирования 7,8 и 9 выполнен в виде регулируемой по объему емкости, узел регулирования которой соединен с контроллером 21, дозаторы 15 и 16 подачи диализируемого раствора размещены на неподвижной пластине 33, в которую вмонтирован один из концевых выключателей 18, датчик 34 закреплен на полупрозрачной емкости 17, а над последней установлена подвижная пластина 35, в которой размещен второй концевой выключатель 19, причем концевые выключатели 18 и 19 соединены с блоками 7,8 и 9 дозирования воды, глюкозы и соли через узел 24 задания объема и времени.

Концевой выключатель 18 выполнен в виде геркона, а датчик 34 - в виде магнитной пластины, устройство снабжено пультом 37, связанным через узел 24 задания объема и времени, контроллер 21 с дозатором 15 подачи и блоком 38 ускоренного слива, установленным на выходе из живота (или его имитатора 32).

На эластичной емкости 18 дозатора 16 удаления диализирующего раствора установлен дополнительный датчик 39, взаимодействующий с дополнительным герконом 40, а последний соединен через систему 41 контроля удаляемого диализирующего раствора и контроллер 21 с дозатором 15 подачи диализирующего раствора. Контроль удаляемого диализирующего раствора может осуществляться, например, путем измерения времени между двумя смежными срабатываниями геркона 40.

Датчик 43 качества процесса диализа выполнен в виде модуля, контролирующего, например, прозрачность удаляемого диализирующего раствора, установленного на дозаторе 16 удаления диализирующего раствора и соединенного через контроллер 21 с блоком 43 коррекции параметров раствора и с блоком 44 аварийной сигнализации.

Выход блока 43 коррекции параметров раствора соединен с системой 45 непрерывного приготовления диализирующего раствора, состоящей из емкости 1 очищенной воды с датчиками уровня и контроля температуры 28, емкости 2 солевого концентрата, емкости 3 глюкозы, блоков 7 и 8 дозирования соли и глюкозы, блока 11 подогрева раствора, клапанов 4 и 5 с устройством управления и блока 15 обеспечения непрерывности диализа.

Блок 46 контроля стерилизации раствора устанавливается непосредственно в блоке 12 стерилизации диализирующего раствора и соединяется через контроллер 21 с блоком аварийной сигнализации. Блок контроля стерилизации может быть выполнен, например, в виде фотоэлементов, воспринимающих излучение бактерицидных ламп. При выключении хотя бы одной из ламп на выходе контроллера формируется сигнал аварии.

Блок 13 контроля температуры и блок 14 контроля электропроводности устанавливаются непосредственно перед имитатором живота 32 и представляют собой датчики, соединенные каждый со своим усилителем, аналого-цифровым преобразователем через контроллер 21 с блоком 43 коррекции параметров диализирующего раствора. Блок 43 коррекции параметров раствора выполнен в виде электрической схемы с усилителями мощности на выходе, через которые осуществляется управление блоками 7 и 8 дозирования соли и глюкозы, а также блоком 11 подогрева раствора.

Блок 47 программ диализа и промывки от формалина представляет собой запоминающее устройство (постоянное или перепрограммируемое), в котором записана и сохраняется программа проведения диализа или промывки гидросистемы от формалина в соответствии с установленным алгоритмом работы устройства.

Блок 43 коррекции параметров диализирующего раствора может быть выполнен на основе электронных схем (см. Граф Р. Электронные схемы, М.: Мир, 1989).

Блок 46 контроля стерилизации раствора может быть выполнен, например, на основе фотодатчиков (см. 750 практических электронных схем под ред.Феликс Р., М.: Мир, 1986, с.464).

Датчик 41 контроля качества процесса диализа может быть выполнен на основе схемы измерения прозрачности раствора с применением фотоусилителей (см. Федорков Б.Г., Телен В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП, функционирование, параметры, применение, М.: Энергоатомиздат, 1990, с.64).

Система контроля удаляемого диализного раствора может быть реализована, например, на основе схем измерения времени между двумя смежными срабатываниями геркона (см. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах, Л.: Энергоатомиздат, 1988, с.177).

Задатчик 24 времени и объема может быть реализован, например, аналогично описанному Коломбет Е.А., Таймеры. М.: Радио и связь, 1983, с.49.

Контроллер 21 может быть выполнен, например, на основе микропроцессорного комплекта (см. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления, Л.: Машиностроение, 1987, с.64).

Блок 44 аварийной сигнализации представляет собой запоминающий регистр с элементами световой и звуковой сигнализации (см. Мальцев Л.А. и др. Основы цифровой техники, М.: Радио и связь, 1986, с.35).

Концевые выключатели 18 и 19 выполнены на герконах, технические характеристики которых приведены в технических условия ОДО.360.038ТУ (геркон КЭМ-2) и ОДО.360.005 (геркон МК-17).

Блок 47 выполнен на микросхемах ОЗУ и ПЗУ, (см. Большие интегральные схемы запоминающих устройство под ред. Гордонова А.Ю. и Дьякова Ю.Н.).

Блок 37 представляет собой панель управления с клавиатурой и элементами индикации (см. Дж.Коффрон Технические средства микропроцессорных систем, М. : Мир, 1983).

Устройство (фиг.2) работает следующим образом.

Предполагается, что перед включением устройства его гидростатическая система (на фиг. 2 выделена штрихпунктирной линией) всегда заполнена либо формалином в состоянии консервации, либо диализной водой в режиме промывки системы от формалина, либо диализным раствором в режиме диализа. В исходном состоянии емкости блока 15 дозирования - приемного и блока 16 дозирования - сливного опорожнены (см.фиг.1).

С целью обеспечения протекания раствора в гидростатической системе самотоком, т.е. без применения насосов, ее блоки размещены в устройстве друг над другом по вертикали в порядке, указанном на фиг.2 (выделено штрихпунктирной линией).

В момент включения питания формируется сигнал сброса, который устанавливает устройство в исходное состояние. При этом подтверждается выключение блоков 15 и 16 и блока 45 непрерывного приготовления диализного раствора.

Принцип функционирования аппарата для режима консервации формалином или промывки от формалина или диализа один и тот же. Отличие лишь в задании исходных параметров, таких как общее количество циклов работы; количество доз начального заполнения живота; величины задержки времени; концентрации раствора и т.п. Кроме того, для работы в режиме консервации формалином необходимо произвести отключение 45 от гидросистемы и подключение вместо нее емкости с формалином.

Работу аппарата рассмотрим на примере его функционирования в режиме ДИАЛИЗ, как наиболее общего.

Работа аппарата в выбранном режиме начинается по команде НАЧАЛО.

В результате гидростатического давления диализный раствор с заданной концентрацией и вполне определенной температуры начнет перетекать из блока 45 в блок 12 бактерицидной очистки диализного раствора и далее в блок 15 (см. фиг. 1). Дальнейшее его протекание вниз перекрыто клапаном на выходе блока 15. При протекании раствора через блок 12 в нем убиваются все возможные бактерии, например, путем облучения его излучением специальных неоновых ламп. Высокая степень бактерицидной очистки раствора обеспечивается выбором количества источников облучения, их конструкции и скорости протекания раствора.

В момент заполнения емкости 15 раствором срабатывает выключатель 19, и его сигнал запускает блок 24. Через время, определяемое задатчиком 22, на выходе блока 24 формируется сигнал, который через контроллер 21 выключает 15. На входе 15 клапан закроется, а на выходе откроется, и раствор начнет перетекать в блоки 13 и 14 контроля параметров диализного раствора и далее без задержки в живот пациента или имитатор живота 32.

Имитатор живота 32 обычно применяют в режиме консервации системы формалином или в режиме промывки системы от формалина.

В момент опорожнения емкости 15 с выхода 18 уровень сигнала через определенную задержку времени на выходе блока 24 формирует сигнал, по которому контроллер 21 изменяет на единицу состояние счетчика количества доз (СКД), находящегося в контроллере, включается блок 45, и емкость 15 наполняется очищенным диализным раствором установленной концентрации. После заполнения емкости 15 срабатывает выключатель 10, и цикл работы аппарата, описанный выше, повторится.

Такая цикличность будет продолжаться до тех пор, пока не заполнится счетчик количества доз в контроллере 21. Емкость СКД устанавливается медперсоналом посредством задатчика 22, исходя из предполагаемого объема диализного раствора, при котором диализ протекает эффективно, а пациент не ощущает дискомфорта.

При заполнении СКД, например, путем подсчета ста импульсов на выходе контроллера 21 формируется сигнал, который включает блок 16 дозирования сливной одновременно с включением блока 45. При этом одновременно с наполнением емкости блока 15 (фиг.1) будет наполняться в емкость блока 16 отработанным раствором, поступающим из полости живота пациента.

В момент заполнения емкости блока 15 срабатывает выключатель 19, запускается блок 24, через время задержки выключаются блоки 45, 15 и 16, в результате чего диализный раствор из емкости 15 перетекает в живот пациента, а отработанный раствор из емкости 16 выливается в канализацию.

После опорожнения емкости 15 срабатывает выключатель 18, включается блок 24, содержимое СКД увеличивается на единицу, включаются блоки 45, 15 и 16, и емкость 15 наполняется вновь приготовленным диализным раствором, а емкость 16 наполняется отработанным раствором, после заполнения емкости 15 срабатывает выключатель 19 и т.д., по описанной выше схеме.

Такая цикличность будет сохраняться до момента заполнения СКД. В этот момент сигналы с выхода контроллера 21 блокируют работу блока 45 и блока 16.

Одновременно потенциальный сигнал с выхода контроллера 21 включит блок 38 ускоренного слива отработанного раствора из полости живота пациента в канализацию. В то же время в полость живота пациента будет вливаться последняя доза свежего диализного раствора, а из емкости блока 16 будет выливаться в канализацию отработанный раствор. После опорожнения полости живота пациента СКД может быть сброшен в исходное состояние (на схеме эта цепь не показана) медперсоналом путем подачи сигнала "конец".

В процессе проведения диализа в аппарате предусмотрен контроль параметров диализного раствора (например температуры, концентрации и т.д.) и скорости его вытекания из живота пациента. Для этого в его состав введены: блок 46 контроля бактерицидной очистки (БКБО), блоки 13 и 14 контроля параметров диализного раствора (БКП), блок 41 контроля стабильности раствора (БКСР), блок 42 контроля скорости (БКС) втекания раствора в блок 16.

Если качество бактерицидной очистки диализного раствора резко снизилось (погасание бактерицидных ламп), то на выходе блока 46 формируется импульс, которым контроллер 21 включает блок 44 аварийной сигнализации.

На выходе блоков 13 и 14 формируется сигнал, характеризующий температуру и электропроводность раствора. Если параметры находятся в безопасных для пациента пределах, то осуществляется коррекция этих параметров для обеспечения оптимального режима диализа. Если хотя бы один из параметров вышел за пределы установленных допусков, через контроллер 21 включается блок 44.

Для контроля стабильности отработанного раствора введен блок 41. Критерием стабильности раствора, например, может служить его прозрачность. Если наблюдается чрезмерное помутнение раствора, то сигнал с выхода 41 через контроллер включает блок 44.

Блок 42 служит для измерения скорости втекания раствора в емкость блока 16. Изменения в скорости раствора могут быть обусловлены, например, сужением отверстия катетера или разбросом диаметров отверстий в различных катетерах.

В этом случае по сигналу 42 в контроллере устанавливается величина поправки к задержке времени на включение блоков гидростатической системы. Если этого не предусмотреть, то в результате различия скорости втекания в живот и вытекания раствора из живота пациента объем раствора находящийся в полости живота будет накопительно увеличиваться или уменьшаться.

Использование: изобретение относится к медицине, в частности к устройствам для внепочечного очищения крови. Сущность: устройство для перетонеального диализа содержит емкости очищенной воды с датчиками уровня, солевого концентрата и глюкозы, оснащенные клапанами с узлами управления, соединенные с емкостями блоки дозирования вышеуказанных компонентов, блок обеспечения непрерывности диализа, блоки подогрева и стерилизации раствора, контроля его температуры и электропроводности, дозаторы подачи и удаления диализирующего раствора, выполненные в виде эластичных полупрозрачных емкостей с концевыми выключателями, первая из которых расположена выше, а вторая - ниже места ввода диализирующего раствора. Устройство дополнительно оснащено системой контроля удаляемого диализного раствора, контроллером и задатчиками, пультом с узлами задания и объема, блоками программы диализа. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРИТОНЕАЛЬНОГО ДИАЛИЗА, содержащее емкости очищенной воды с датчиками уровня, солевого концентрата и глюкозы, оснащенные клапанами с узлами управления, соединенные с емкостями блоки дозирования компонентов, блок обеспечения непрерывности диализа, блоки подогрева, стерилизации раствора, контроля его температуры и электропроводности, дозаторы подачи и удаления диализирующего раствора, выполненные в виде эластичных емкостей с концевыми выключателями, первая из которых расположена выше, а вторая - ниже места ввода диализирующего раствора, отличающееся тем, что устройство дополнительно оснащено контроллером, задатчиком, пультом управления с узлом задания времени и объема, блоком программ диализа и отмывки от формалина, системой контроля удаляемого раствора, содержащей датчик качества диализа и узел фиксации времени наполнения и удаления раствора, дополнительной емкостью с электромагнитным клапаном, тройником, причем блок обеспечения непрерывности диализа совмещен с дозатором подачи, блок подогрева установлен в емкости очищенной воды и оснащен узлом контроля температуры, дозаторы подачи и удаления выполнения в виде прозрачных для светового потока емкостей, каждая из которых расположена на неподвижной пластине с вмонтированным в нее первым концевым выключателем и имеет на своей верхней стенке датчик, и подвижных пластин, каждая из которых расположена над емкостью и имеет вмонтированный второй концевой выключатель, при этом первый и второй концевые выключатели и датчик каждого дозатора расположены соосно, дополнительная емкость размещена между дозатором подачи и дозатором удаления, выход емкости очищенной воды и выходы блоков дозирования компонентов соединены тройником с входом блока стерилизации, блоки контроля температуры и электропроводности расположены на выходе дозатора подачи, датчик качества диализа, узел фиксации времени наполнения и удаления раствора, блок программ диализа и отмывки от формалина, концевые выключатели и электромагнитный клапан связаны с контроллером. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концевые выключатели выполнены в виде герконов, а датчики дозаторов - в виде магнитных пластин. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено блоком ускоренного слива, установленным на выходе дополнительной емкости. 4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что датчик качества диализа выполнен в виде фотомодуля, соединенного с контроллером и установленного на емкости удаления раствора.