ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1996 года по МПК A61M5/168 

Изобретение относится к медицинской и лабораторной технике и предназначено для автоматизированного приготовления растворов, жидких лекарственных препаратов, а более конкретно для приготовления диализирующего раствора в аппаратах перитонеального давления, где приготовление диализирующего раствора производится путем смешивания в определенных пропорциях жидких концентратов диализных солей и глюкозы с водой и залива такого раствора через катетер в брюшную полость пациента.

Известно дозирующее устройство (патент США N 4618343, кл. 604-29, 1986), в котором предусмотрен блок приготовления диализирующего раствора. Блок посредством трубопроводов соединен с сосудом, содержащим концентрат электролитов или с сосудом, содержащим концентрат осмотически активного вещества. В магистралях предусмотрены насосы, которые действуют поочередно (попеременно), подавая концентраты дозами (порциями).

Недостатком этого устройства является необходимость применения насосов трущиеся части, подвижные детали, низкая надежность, акустические шумы.

Известно также дозирующее устройство (патент США N 3783866, кл. 604-29), в котором перемещение дозируемой жидкости осуществляется за счет силы тяготения. Контейнер с дозируемой жидкостью помещается выше приемной емкости. Последняя может соединяться с верхним и нижним контейнерами посредством тройника, соответствующих трубопроводов и клапана, управляемого электродвигателем. Верхний контейнер непрерывно взвешивается электронными весами, которые при уменьшении веса контейнера на заданную величину (дозу) выдают сигнал управления мотором, который управляет клапаном перекрытия трубопроводов.

Недостатком устройства является то, что происходит не объемное дозирование, а дозирование по массе. Кроме того, устройство обладает значительной погрешностью дозирования, связанной с инерционностью весов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство (авт. св. СССР N 1593660, кл. А 61 М 1/28, 23.09.90), в котором блок приготовления диализирующего раствора также содержит дозирующие устройства, соединенные магистралями с сосудами, содержащими катетеры. В качестве дозатора использован пластиковый мешочек со спадающимиcя стенками (например, типа "Комопласт"), помещенный между двумя жесткими ограничительными пластинами. С помощью электромагнитных клапанов, работающих в противофазе, мешочек подключается либо к сосуду с концентратом, либо к сосуду, в котором осуществляется смешивание концентрата с диализной водой. Сосуд с концентратом располагается выше дозирующего мешочка, а сосуд для смешивания ниже, так что затекание концентрата в дозатор и его вытекание осуществляется самотеком. Для изменения дозы концентрата предусмотрена возможность изменения расстояния между ограничительными пластинами.

Устройство имеет следующие недостатки:
низкая точность дозирования, связанная с тем, что объем затекшей в мешочек дозы концентрата зависит от уровня концентрата в сосуде с концентратом, который изменяется по мере расхода последнего, а также от температуры жидкости;
для изменения концентрации диализирующего раствора в процессе диализа необходимо либо вручную изменять расстояние между пластинами, либо применять какой-то электромеханический привод для изменения этого расстояния автоматически, например электродвигатель, приводящий во вращение ходовой винт, сопряженный посредством гайки с подвижной пластиной дозирующего устройства.

Задачей изобретения является повышение точности и надежности дозирования при уменьшении габаритов, массы и энергопотребления устройства.

Для этого в дозирующем устройстве, содержащем эластичную емкость, трубопровод подвода дозируемой жидкости к эластичной емкости и трубопровод отвода от нее дозированной жидкости, установленный на трубопроводах с возможностью их поперечного перекрытия электромагнитный клапан и соединенный выходом с электрическим входом клапана блок управления, введены средство обнаружения заданного уровня мерной жидкости, выход которого соединен с входом блока управления, и жесткий мерный сосуд, внутри которого размещена эластичная емкость, при этом жесткий мерный сосуд заполнен мерной жидкостью до отметки начального уровня.

Согласно частному случаю выполнения изобретения мерная жидкость является токопроводящей, средство обнаружения заданного уровня выполнено в виде ряда размещенных по высоте сосуда с возможностью контакта с токопроводящей жидкостью дозирующих электродов и общего электрода, размещенного ниже метки начального уровня. Кроме того, предусмотрено соответствующее выполнение блока управления.

Средство обнаружения заданного уровня может быть электрическим, оптическим, магнитным и т.д.

Ниже приведен пример реализации устройства с электрическими средствами обнаружения уровня, при котором мерная жидкость является токопроводящей.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит емкость 1 с жидким концентратом, выполненную в виде пластикового мешка, расположенную выше мерного сосуда дозатора; RS-триггер 2, электромагнитный клапан 3 со штоком 4, жесткий мерный сосуд 5, эластичный сосуд (мешочек) для приема дозируемого концентрата. Расположенный внутри мерного сосуда 5 эластичный сосуд (мешочек) 6 выполнен из пластика или резины по типу мешочков со спадающимися стенками. Объем заполненного эластичного сосуда 6 несколько больше максимальной необходимой дозы. Устройство также содержит тройник 7 для подключения эластичного сосуда 6 к емкости 1 посредством эластичной трубки 8 и вывода дозы концентрата посредством трубки 9. Трубки 8 и 9 сопрягаются со штоком 4 электромагнитного клапана 3, обеспечивая возможность открывания и закрывания трубок 8 и 9.

Жесткий мерный сосуд 5 снабжен сообщающейся с ним шкалой 10, выполненной, например, в виде мерного цилиндра с вмонтированными в него дозирующими электродами 11. Электроды 11 установлены на уровнях, соответствующих желаемому набору доз.

Каждый из дозирующих электродов 11 соединен с соответствующим информационным входом 12 (Х0.Х7) электронного коммутатора 13, выход 14 которого подключен к источнику 15 напряжения сброса RS-триггера 2. Напряжение источника 15 может быть постоянным или импульсным. Адресные входы 16 (А0.А3) коммутатора 13 подключены к источнику кода дозы (задатчик дозы не показан). Выбор одного из дозирующих электродов 11 производится заданием соответствующего внешнего кода на адресных входах 16 коммутатора 13.

Кроме того, в сосуде 5 предусмотрен один общий электрод 17, расположенный ниже метки и начального уровня мерного сосуда 5, количество дозирующих электродов 11 и количество входов коммутатора 13 может отличаться от приведенного на чертеже.

Внутрь жесткого мерного сосуда 5 залита токопроводящая жидкость 19 до метки начального уровня 18 при пустом эластичном сосуде 6.

Поскольку жидкость 19 является нерасходуемой и постоянно находится в мерном сосуде 5, назовем ее мерной жидкостью (МЖ).

Мерный сосуд 5 и шкала 10 сообщаются с атмосферой через малое отверстие 20 (жиклер), предусмотренное в верхней части шкалы. Отверстие выполнено малым для сведения к минимуму испарениям МЖ в окружающее пространство. Через отверстие 20 с помощью медицинского шприца можно корректировать метки начального уровня (нуль) дозатора.

Для исключения испарения МЖ связь с атмосферой может быть выполнена не непосредственно, а через паронепроницаемую эластичную пленку. Например, шкала может быть соединена с эластичным мешочком, аналогичным эластичному сосуду 6. При перемещении МЖ вытесненный ею воздух переходит в этот дополнительный мешочек, при обратном движении МЖ переходит из мешочка в шкалу дозатора.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии электромагнит 3 обесточен, RS-триггер 2 находится в состоянии Q 0, шток 4 перекрывает трубку 8, трубка 9 открыта. Дозирующая эластичная емкость пуста, МЖ в сосуде 5 находится на начальной отметке 18 шкалы 10.

На R-входе триггера 2 имеется нулевой потенциал, так как ни один из дозирующих электродов 11 не имеет электрической связи с общим электродом 17. Такое состояние схемы устойчиво и может сохраняться сколь угодно долго.

Для запуска дозатора на S-вход триггера 2 подают запускающий импульс, триггер переходит в состояние Q 1, срабатывает электромагнитный клапан 3 и шток 4 открывает трубку 8, одновременно закрыв трубку 9. Поскольку емкость 1 с дозируемой жидкостью расположена выше сосуда 5, жидкость через тройник 7 начинает поступать в эластичный сосуд 6. Заполняясь, последний вытесняет такое же количество МЖ, которая начинает подниматься по шкале 10.

В соответствии с поданным на адресные входы 16 коммутатора 13 кодом, один из дозирующих электродов 11 через соединенный с ним информационный вход 12 замкнут с выходом 14 коммутатора 13, т.е. соединен с источником 15 напряжения сброса RS-триггера 2. Когда МЖ поднимается до выбранного электрода, напряжение сброса через нее поступает на общий электрод 17 и далее на R-вход (сброс) RS-триггера 2. RS-триггер 2 возвращается в исходное состояние Q 0, электромагнит 3 обесточивается и соответствующий клапан перекрывает трубку 8, благодаря чему поступление дозируемой жидкости в эластичный сосуд 6 из емкости 1 прекращается. Одновременно шток 4 электромагнита 3 приводит в действие второй клапан, который открывает трубку 9 и доза жидкости под действием силы тяжести сливается из сосуда 6. После полного вытекания дозы жидкости из эластичного сосуда 6 МЖ вновь опускается до начальной отметки 18 и дозирующее устройство готово к приему следующего пускового импульса. Для выпуска дозы жидкости может использоваться и отдельный клапан, синхронизированный соответствующим образом дозирующим устройством.

Очевидно, что объем полученной дозы равен объему шкалы 10, заключенному между меткой начального уровня 18 и выбранным электродом, так как именно такой объем вытеснен из сосуда 5 в шкалу 10 дозируемой жидкостью, попавшей в эластичный сосуд 6. Форма и размеры эластичного сосуда 6 при этом не влияют на объем дозы.

Для изменения дозы жидкости необходимо изменить код дозы на адресных входах 16 коммутатора 13.

Таким образом, выполнение дозирующего устройства в соответствии с изобретением позволяет выполнять объемное дозирование жидкостей с высокой точностью без применения насосов, а автоматическое изменение дозы производится без применения каких-либо приводных механизмов. Высокая точность дозирования обеспечивается тем, что дозирование фактически производится с использованием жесткого мерного сосуда, так что эластичные свойства, форма и размеры дозирующего мешочка не влияют на точность дозирования. Исключена также погрешность дозирования, связанная с изменением уровня дозируемой жидкости в емкости 1, тем самым решается поставленная задача.

Использование: в медицинской технике. Сущность изобретения: дозирующее устройство содержит эластичную емкость, соединенные с ней трубопровод подвода дозируемой жидкости и трубопровод отвода отмеренной дозы, установленный на трубопроводах с возможностью их поочередного перекрытия электромагнитный клапан и соединенный выходом с электрическим входом клапана блок управления. Согласно изобретению в устройство введены средство обнаружения заданного уровня мерной жидкости, выход которого соединено с входом блока управления, и жесткий мерный сосуд, внутри которого размещена эластичная емкость, при этом жесткий мерный сосуд заполнен до отметки начального уровня отсчета мерной жидкостью. В варианте изобретения мерная жидкость является токопроводящей. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее эластичную емкость, соединенные с ней трубопровод подвода дозируемой жидкости и трубопровод отвода отмеренной дозы, установленный на трубопроводах с возможностью их поочередного перекрытия электромагнитный клапан и соединенный выходом с электрическим входом клапана блок управления, отличающееся тем, что в него введены средство обнаружения заданного уровня мерной жидкости, выход которого соединен с входом блока управления, и жесткий мерный сосуд, внутри которого размещена эластичная емкость, при этом жесткий мерный сосуд заполнен мерной жидкостью до отметки начального уровня отсчета. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мерная жидкость является токопроводящей, средство обнаружения заданного уровня выполнено в виде ряда размещенных по высоте сосуда с возможностью контакта с токопроводящей жидкостью дозирующих электродов и общего электрода, размещенного ниже метки начального уровня, а блок управления содержит RS-триггер, источник напряжения сброса RS-триггера и электронный коммутатор, имеющий информационные и адресные входы и выход, причем выход источника напряжения сброса RS-триггера соединен с выходом электронного коммутатора, информационные входы последнего соединены с соответствующими дозирующими электродами, общий электрод соединен с R-входом RS-триггера, а выход RS-триггера - с электрическим входом электромагнитного клапана.