ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧКА Российский патент 2005 года по МПК A61M1/16 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для лечения больных с хронической почечной недостаточностью.

Известна искусственная почка /Патент Российской Федерации №2068707, МПК 6 А 61 М 1/14, 10.11.96, Бюл. № 31/, содержащая корпус со штуцерами для входа и выхода крови, расположенный в корпусе слой гемосорбента, размещенный между фильтрами, расположенную в слое гемосорбента вакуумную камеру со стенками из пористого материала, покрытую полимерной мембраной ультрафильтрационного типа, вакуумированный сосуд для фильтрата, трубку с обратным клапаном, соединяющую вакуумную камеру с вакуумированным сосудом для фильтрата.

Недостаток искусственной почки - ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является искусственная почка /Патент Российской Федерации №2020970, - прототип, МПК 5 А 61 М 1/16, 15.10.94, Бюл. № 19/, содержащая цепь крови, включающую артериальную и венозную стороны, отводящий и подводящий артериально-венозные шунты, соединитель и шприц, стерильное соединительное устройство и расходомер, включенные соответственно в первый и второй разрывы входной линии, зажим, закрепленный на ней, подвижную опору, взвешивающее устройство, установленное на ней, средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата, размещенное на взвешивающем устройстве, гемодиализатор, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию для диализирующей жидкости и секцию для крови, вход и выход которой связаны соответственно с выходом артериальной и входом венозной сторон цепи крови, резервуар диализирующих компонентов (источник диализирующей жидкости), выход которого связан со входом входной линии, связанной своим выходом со входом секции для диализирующей жидкости гемодиализатора, выход которой с помощью выходной линии связан со средством для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата.

Недостатками прототипа являются отсутствие индивидуального подбора для пациента концентрации натрия в диализирующей жидкости и ограниченные функциональные возможности.

Поставлена задача - обеспечить индивидуальный подбор для пациента концентрации натрия в диализирующей жидкости и расширить функциональные возможности устройства.

Задача решается тем, что в искусственной почке, содержащей цепь крови, включающую артериальную и венозную стороны, отводящий и подводящий артериально-венозные шунты, связанные с входом артериальной и выходом венозной сторон цепи крови соответственно, первый соединитель, шприц, выход которого связан первым соединителем с артериальной стороной цепи крови, входную и выходную линии, зажим, закрепленный на первой из них вблизи ее входа, стерильное соединительное устройство и расходомер, включенные соответственно в первый и второй разрывы входной линии, подвижную опору, взвешивающее устройство, установленное на ней, средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата, размещенное на взвешивающем устройстве, гемодиализатор, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию для диализирующей жидкости и секцию для крови, вход и выход которой связаны соответственно с выходом артериальной и входом венозной сторон цепи крови, резервуар диализирующих компонентов, выход которого связан со входом входной линии, связанной своим выходом со входом секции для диализирующей жидкости гемодиализатора, выход которой с помощью выходной линии связан со средством для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата, новым является то, что она содержит источник опорного напряжения, второй соединитель, датчик концентрации натрия, вход которого связан вторым соединителем с артериальной стороной цепи крови вблизи ее входа, блок сравнения, связанный первым и вторым входами с выходами источника опорного напряжения и датчика концентрации натрия соответственно, последовательно соединенные блок анализа знаков и элемент НЕ, последовательно соединенные блок выделения модуля и аналого-цифровой преобразователь, при этом входы блока анализа знаков и блока выделения модуля объединены и подключены к выходу блока сравнения, генератор тактовых импульсов, элементы ЗИ первой и второй групп, при этом первые входы каждого из элементов ЗИ первой группы объединены и подключены также к выходу блока анализа знаков, а первый вход каждого из элементов ЗИ второй группы и второй вход каждого из одноименных элементов ЗИ первой группы объединены и подключены к одноименному выходу аналого-цифрового преобразователя, вторые входы каждого из элементов ЗИ второй группы объединены и подключены к выходу элемента НЕ, третьи входы каждого из элементов ЗИ первой и второй групп объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, резервуар диализирующих компонентов имеет две группы управляющих входов, причем каждый из управляющих входов первой и второй групп связан с выходом одноименного элемента ЗИ соответственно первой и второй групп.

Кроме того, новым является то, что резервуар диализирующих компонентов содержит вторую и третью емкости, все емкости имеют регуляторы уровня, дозаторы первой и второй групп, связанные своими входами с донной частью соответственно второй и третьей емкостей и вертикально расположенные ниже их, управляемые клапаны первой и второй групп, каждый из которых имеет преобразователь “напряжение-перемещение” и средство перекрытия сечения одноименного дозатора первой и второй групп соответственно, на котором размещен преобразователь “напряжение-перемещение”, причем перекрываемые сечения всех дозаторов расположены на одном уровне, одноименные дозаторы первой и второй групп идентичны, блок смешивания, объединяющий выход первой емкости, расположенный в ее донной части, и выходы дозаторов первой и второй групп, расположенные в их нижней части, причем площадь сечения нижней части каждого последующего дозатора, начиная со второго, меньше чем у предыдущего в два раза, выход блока смешивания, расположенный в его донной части, является выходом резервуара диализирующих компонентов, а управляющие входы управляемых клапанов первой и второй групп образуют соответственно его одноименные управляющие входы первой и второй групп.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема предлагаемой искусственной почки, а на фиг.2 - схема резервуара диализирующих компонентов.

Искусственная почка содержит источник опорного напряжения 1, блок сравнения 2, блок анализа знаков 3, блок выделения модуля 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, элемент НЕ 6, генератор тактовых импульсов 7, элементы ЗИ первой и второй групп 8-1, 8-2, ..., 8-N и 9-1, 9-2, ..., 9-N, датчик концентрации натрия (в крови пациента 10) 11, шприц 12, отводящий артериально-венозный шунт 13, первый и второй соединители 14 и 15, цепь крови 16, гемодиализатор 17, секцию для крови 18, полупроницаемую мембрану 19, секцию для диализирующей жидкости 20, выходную линию 21, средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата 22, взвешивающее устройство 23, подвижную опору 24, подводящий артериально-венозный шунт 25, входную линию 26, расходомер 27, резервуар диализирующих компонентов 28, зажим 29, стерильное соединительное устройство 30.

В схеме отводящий 13 и подводящий 25 артериально-венозные шунты связаны соответственно со входом артериальной и выходом венозной сторон цепи крови 16. Выход шприца 12 связан первым соединителем 14 с артериальной стороной цепи крови 16. Зажим 29 закреплен на входной линии 26 вблизи ее входа. Стерильное соединительное устройство 30 и расходомер 27 включены соответственно в первый и второй разрывы входной линии 26. Средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата 22 размещено на взвешивающем устройстве 23, установленном на подвижной опоре 24. Гемодиализатор 17 разделен полупроницаемой мембраной 19 на секцию для крови 18 и секцию для диализирующей жидкости 20. Вход и выход секции для крови 18 связаны соответственно с выходом артериальной и входом венозной сторон цепи крови 16. Выход резервуара диализирующих компонентов 28 связан со входом входной линии 26. Выход линии 26 связан со входом секции для диализирующей жидкости 20. Выход секции 20 с помощью выходной линии 21 связан со средством для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата 22.

Вход датчика концентрации натрия 11 связан вторым соединителем 15 с артериальной стороной цепи крови 16 вблизи ее входа. Блок сравнения 2 связан первым и вторым входами с выходами соответственно источника опорного напряжения 1 и датчика концентрации натрия 11. Входы блока анализа знаков 3 и блока выделения модуля 4 объединены и подключены к выходу блока сравнения 2. Выход блока анализа знаков 3 подключен ко входу элемента НЕ 6. Выход блока выделения модуля 4 подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 5. Первые входы каждого из элементов ЗИ первой группы 8-1, 8-2, ..., 8-N объединены и подключены также к выходу блока анализа знаков 3. Первый вход каждого из элементов ЗИ второй группы 9-1, 9-2, ..., 9-N и второй вход каждого из одноименных элементов ЗИ первой группы 8-1, 8-2, ..., 8-N объединены и подключены к одноименному выходу аналого-цифрового преобразователя 5. Вторые входы каждого из элементов ЗИ второй группы 9-1, 9-2, ..., 9-N объединены и подключены к выходу элемента НЕ 6. Третьи входы каждого из элементов ЗИ первой и второй групп 8-1, 8-2, ..., 8-N и 9-1, 9-2, ..., 9-N объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов 7. Резервуар диализирующих компонентов 28 имеет две группы управляющих входов X1, Х2, ..., XN и Y1, Y2, ...,YN. Каждый из управляющих входов первой группы X1, X2, ..., XN связан с выходом одноименного элемента ЗИ первой группы 8-1, 8-2, ..., 8-N, а каждый из управляющих входов второй группы Y1, Y2, ..., YN связан с выходом одноименного элемента ЗИ второй группы 9-1, 9-2, ..., 9-N.

Резервуар диализирующих компонентов 28 (фиг.2) содержит первую, вторую и третью емкости 31, 32 и 33, дозаторы первой и второй групп 34-1, 34-2, ..., 34-N и 35-1, 35-2, ..., 35-N, управляемые клапаны первой и второй групп 36-1, 36-2, ..., 36-N и 37-1, 37-2, ..., 37-N и блок смешивания 38.

Первая 31, вторая 32 и третья 33 емкости имеют регуляторы уровня. Дозаторы первой 34-1, 34-2, ..., 34-N и второй 35-1, 35-2, ..., 35-N групп связаны своими входами с донной частью соответственно второй 32 и третьей 33 емкостей и вертикально расположены ниже их. Каждый из управляемых клапанов первой 36-1, 36-2, ..., 36-N и второй 37-1, 37-2, ..., 37-N групп имеет преобразователь “напряжение-перемещение” и средство перекрытия сечения одноименного дозатора соответственно первой 34-1, 34-2, ..., 34-N и второй 35-1, 35-2, ..., 35-N групп, на котором размещен преобразователь “напряжение-перемещение”. Перекрываемые сечения всех дозаторов расположены на одном уровне. Одноименные дозаторы первой 34-1, 34-2, ..., 34-N и второй 35-1, 35-2, ..., 35-N групп идентичны. В блоке смешивания 38 объединены: выход первой емкости 31, расположенный в ее донной части, и выходы дозаторов первой 34-1, 34-2, ..., 34-N и второй 35-1, 35-2, ..., 35-N групп, расположенные в их нижней части. Площадь сечения нижней части каждого последующего дозатора, начиная со второго, меньше чем у предыдущего в два раза. Выход блока смешивания 38, расположенный в его донной части, является выходом резервуара диализирующих компонентов 28. Управляющие входы управляемых клапанов первой группы 36-1, 36-2, ..., 36-N образуют одноименные управляющие входы первой группы X1, Х2, ..., XN резервуара диализирующих компонентов 28, а управляющие входы управляемых клапанов второй группы 37-1, 37-2, ..., 37-N - его одноименные управляющие входы второй группы Y1, Y2, ..., YN.

Сосудистую систему пациента 10 (фиг.1) подсоединяют с помощью отводящего 13 и подводящего 25 артериально-венозных шунтов к цепи крови 16, связанной с гемодиализатором 17. Последний разделен на две секции 18 и 20 полупроницаемой мембраной 19 известного типа с высокой проницаемостью, имеющей площадь 0,3...1,5 кв.метра. По секции 18 проходит кровь, а по секции 20 - в противотоке диализирующая жидкость. Кровь обычно течет с расходом, лежащим в пределах 80...200 мл/мин. Гемодиализатор 17 обеспечивает производительность диализа не менее 40 мл/мин и производительность ультрафильтрации не менее 8 мл/ч/мм.рт.ст. Шприц 12, выход которого соединен первым соединителем 14 с артериальной стороной цепи крови 16, позволяет производить инъекции необходимых доз антикоагулянта, например гепарина (после осуществления различных соединений).

Заранее приготавливают некоторое количество свежей диализирующей жидкости нормальной концентрации, имеющей тот же состав, что и диализирующая жидкость, предназначенная для обычного диализа. Ее помещают в первую емкость 31 резервуара диализирующих компонентов 28 (фиг.2). Объем емкости 31 составляет не менее 40 л. Диализирующая жидкость имеет, как один из возможных, следующий состав, мэкв/л: натрий 139,5; калий 3,75; магнезии 1,5; хлорид 100,25; лактат 45,5.

Во вторую емкость 32 резервуара 28 помещают диализирующую жидкость того же состава, но с повышенной (примерно в 1,5 раза) концентрацией элементов. Объем емкости 32 составляет не менее 4 л. В третью емкость 33 резервуара 28 помещают дистиллированную воду. Объем емкости 33 составляет не менее 4 л. Все емкости изготавливаются из пластмассы. Необходимо, чтобы они имели регуляторы уровней и были проградуированы в литрах. Будучи предварительно нагретыми, например, в водяной ванне, примерно до температуры 40 градусов Цельсия, они сохраняют диализирующую жидкость и воду при достаточной температуре во время работы, не давая пациенту ощущения холода.

Входную линию 26 изготавливают из гибкой пластмассы. Она соединяет входное отверстие секции для диализирующей жидкости 20 гемодиализатора 17 с резервуаром 28 посредством известного в данной области техники стерильного соединительного устройства 30. Зажим 29 также известного типа позволяет регулировать расход диализирующей жидкости, задавая ему нужные значения, которые можно измерять при помощи расходомера 27.

Средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата 22, связанное с атмосферой и имеющее объем немного больший, чем сумма объемов емкостей 31, 32 и 33 (фиг.2) резервуара диализирующих компонентов 28, соединяется при помощи выходной линии 21 с выходным отверстием секции для диализирующей жидкости 20 гемодиализатора 17. Выходную линию 21 также изготавливают из гибкой пластмассы. Она опущена на дно средства для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата 22, которое размещено на взвешивающем устройстве 23, расположенном выше уровня земли и установленном на подвижной опоре 24.

Искусственная почка (фиг.1) работает следующим образом. Первоначально с помощью датчика концентрации натрия 11, вход которого связан вторым соединителем 15 с артериальной стороной цепи крови 16 вблизи ее входа, регистрируется текущее значение концентрации этого вещества в крови пациента 10. При этом на выходе датчика 11 формируется постоянное напряжение, пропорциональное регистрируемой концентрации.

В блоке сравнения 2, реализованном на базе вычитателя, определяется разность выходных напряжений датчика концентрации натрия 11 и источника опорного напряжения 1 (последнее пропорционально значению концентрации натрия в диализирующей жидкости нормальной концентрации, находящейся в первой емкости 31 (фиг.2) резервуара 28). Разностный сигнал с выхода блока сравнения 2 поступает на входы блока анализа знаков 3 и блока выделения модуля 4. АЦП 5 формирует цифровой код, пропорциональный его входному напряжению (модулю разностного сигнала на выходе блока выделения модуля 4). АЦП 5 содержит N разрядов, причем "вес" каждого последующего разряда, начиная со второго, меньше предыдущего в два раза.

В зависимости от знака разности концентрации натрия в диализирующей жидкости нормальной концентрации в емкости 31 и концентрации натрия в крови пациента 10 (от полярности выходного напряжения блока сравнения 2) выходной код АЦП 5 может нести информацию об избытке или недостатке натрия в указанной диализирующей жидкости индивидуально для каждого пациента. Искусственная почка обеспечивает равенство концентраций натрия в крови пациента и в диализирующей жидкости на выходе резервуара диализирующих компонентов 28. Это связано с тем, что, если для диализа использовать диализирующую жидкость, концентрация натрия в которой превышает норму, у больного может повыситься артериальное давление, возникнуть жажда и головная боль. И наоборот, при концентрации натрия в диализирующей жидкости ниже нормы у больного могут появиться судороги, тошнота и рвота.

Так, если напряжение на выходе блока сравнения 2 имеет положительный знак (концентрация натрия в крови пациента 10 выше, чем в диализирующей жидкости нормальной концентрации в емкости 31), то на выходе блока анализа знаков 3 формируется логическая "1", означающая разрешение на добавление натрия в выходную диализирующую жидкость резервуара 28. Если напряжение на выходе блока сравнения 2 имеет отрицательный знак (концентрация натрия в крови пациента 10 ниже, чем в диализирующей жидкости нормальной концентрации в емкости 31), то на выходе блока анализа знаков 3 формируется логический "0", означающий запрещение на добавление натрия в выходную диализирующую жидкость резервуара 28 (и разрешение на добавление в нее дистиллированной воды).

Таким образом, определяется, что необходимо добавить в выходную диализирующую жидкость резервуара диализирующих компонентов 28: диализирующую жидкость повышенной концентрации или дистиллированную воду - по уровню логического сигнала на выходе блока анализа знаков 3, и в каком количестве - по коду на выходе АЦП 5.

Выходное напряжение блока анализа знаков 3 поступает на вход элемента НЕ 6 и одновременно на первые входы элементов ЗИ первой группы 8-1, 8-2, ..., 8-N. Напряжение с каждого выхода АЦП 5 поступает одновременно на второй вход одноименного элемента ЗИ первой группы 8-1, 8-2, ..., 8-N и первый вход одноименного элемента ЗИ второй группы 9-1, 9-2, ..., 9-N. Выходное напряжение элемента НЕ 6 поступает на вторые входы элементов ЗИ второй группы 9-1, 9-2, ..., 9-N.

Разрешение о подаче того или иного компонента в выходную диализирующую жидкость резервуара 28 осуществляется выходным сигналом (логической “1”) генератора тактовых импульсов 7. Сигнал с выхода генератора 7 поступает на третьи входы элементов ЗИ первой и второй групп 8-1, 8-2, ..., 8-N и 9-1, 9-2, ..., 9-N.

Сигнал с выхода каждого элемента ЗИ первой группы 8-1, 8-2, ..., 8-N поступает на одноименный управляющий вход первой группы X1, X2, ..., XN резервуара диализирующих компонентов 28, а сигнал с выхода каждого элемента ЗИ второй группы 9-1, 9-2, ..., 9-N поступает на одноименный управляющий вход второй группы Y1, Y2, ..., YN того же резервуара.

Если в выходную диализирующую жидкость резервуара 28 необходимо добавить диализирующую жидкость повышенной концентрации, то на его управляющих входах первой группы X1, X2, ..., XN формируется соответствующий код. При этом на всех его управляющих входах второй группы Y1, Y2, ..., YN будет присутствовать логический “0”.

Если в выходную диализирующую жидкость резервуара 28 необходимо добавить дистиллированную воду, то на его управляющих входах второй группы Y1, Y2, ..., YN формируется соответствующий код. При этом на всех его управляющих входах первой группы X1, X2, ..., XN будет присутствовать логический “0”.

Резервуар диализирующих компонентов 28 (фиг.2) работает следующим образом. В исходном состоянии в первую емкость 31 наливают диализирующую жидкость нормальной концентрации, во вторую емкость 32 - диализирующую жидкость повышенной концентрации, в третью емкость 33 - дистиллированную воду. Из первой емкости 31 диализирующая жидкость нормальной концентрации с заданным расходом поступает в блок смешивания 38. Последний выполнен из пластмассы. Из второй емкости 32 диализирующая жидкость повышенной концентрации поступает в дозаторы первой группы 34-1, 34-2, ..., 34-N и через каждый из них - в одноименные управляемые клапаны первой группы 36-1, 36-2, ..., 36-N.

При наличии логической “1” на каком-либо из управляющих входов первой группы X1, X2, ..., XN резервуара диализирующих компонентов 28 (управляющих входов клапанов 36-1, 36-2, ..., 36-N), одноименный управляемый клапан пропускает диализирующую жидкость повышенной концентрации через одноименный дозатор в блок смешивания 38.

При наличии логического “0” на каком-либо из управляющих входов первой группы X1, X2, ..., XN резервуара диализирующих компонентов 28, одноименный управляемый клапан перекрывает движение диализирующей жидкости повышенной концентрации (через одноименный дозатор) в блок смешивания 38.

Из третьей емкости 33 дистиллированная вода поступает в дозаторы второй группы 35-1, 35-2, ..., 35-N и через каждый из них - в одноименные управляемые клапаны второй группы 37-1, 37-2, ..., 37-N.

При наличии логической “1” на каком-либо из управляющих входов второй группы Y1, Y2, ..., YN резервуара диализирующих компонентов 28 (управляющих входов клапанов 37-1, 37-2, ..., 37-N), одноименный управляемый клапан пропускает дистиллированную воду через одноименный дозатор в блок смешивания 38.

При наличии логического “0” на каком-либо из управляющих входов второй группы Y1, Y2, ..., YN резервуара диализирующих компонентов 28, одноименный управляемый клапан перекрывает движение дистиллированной воды (через одноименный дозатор) в блок смешивания 38.

Каждый из управляемых клапанов первой и второй групп 36-1, 36-2, ..., 36-N и 37-1, 37-2, ..., 37-N резервуара диализирующих компонентов 28 (фиг.2) имеет преобразователь “напряжение-перемещение” и средство перекрытия сечения одноименного дозатора, представляющий собой, например, электромагнит и стальной шарик соответственно. Для исключения химического взаимодействия с диализирующей жидкостью повышенной концентрации или дистиллированной водой стальной шарик должен быть покрыт защитным слоем, например тефлоном.

Дозаторы первой и второй групп 34-1, 34-2, ..., 34-N и 35-1, 35-2, ..., 35-N выполнены на основе трубки из пластмассы, на которой крепится электромагнит (преобразователь “напряжение-перемещение”) одноименного управляемого клапана. Для того чтобы стальной шарик фиксировался в трубке дозатора, перекрывая ее сечение, диаметр отверстия в нижней части дозатора выполняют меньшим, чем диаметр отверстия в его верхней части. При этом диаметр отверстия в верхней части дозатора должен быть больше диаметра шарика, а диаметр отверстия в его нижней части - меньше. Глубина канала верхней части всех дозаторов первой и второй групп 34-1, 34-2, ..., 34-N и 35-1, 35-2, ..., 35-N должна быть одинаковой (перекрываемые сечения всех дозаторов расположены на одном уровне). При этом на перекрываемых сечениях дозаторов 34-1, 34-2, ..., 34-N создается одинаковое давление диализирующей жидкости повышенной концентрации, зависящее от уровня этой жидкости в емкости 32. Аналогично на перекрываемых сечениях дозаторов 35-1, 35-2, ..., 35-N создается одинаковое давление дистиллированной воды, зависящее от ее уровня в емкости 33. Обе группы дозаторов содержат по N дозаторов, одноименные дозаторы первой и второй групп по конструкции идентичны, причем площадь сечения нижней части каждого последующего дозатора, начиная со второго, меньше предыдущей в два раза. В соответствии с этой площадью в дозаторах будет изменяться и расход жидкости.

Обе группы управляемых клапанов (36-1, 36-2, ..., 36-N и 37-1, 37-2, ..., 37-N) содержат по N клапанов. Одноименные управляемые клапаны первой и второй групп по конструкции идентичны. В соответствии с изменением площади сечения нижней части дозатора при увеличении его порядкового номера внутри каждой из групп могут быть уменьшены размеры одноименных дозатора, электромагнита и стального шарика.

Если на обмотку электромагнита (управляющий вход клапана) поступает напряжение высокого уровня (логическая “1”), то своим магнитным полем электромагнит приподнимает стальной шарик над входным отверстием нижней части дозатора, давая тем самым диализирующей жидкости повышенной концентрации или дистиллированной воде через соответствующий дозатор свободно течь в блок смешивания 38.

Если на обмотку электромагнита поступает напряжение низкого уровня (логический “0”), то магнитное поле отсутствует, и стальной шарик под действием давления диализирующей жидкости повышенной концентрации или дистиллированной воды и собственного веса перекрывает входное отверстие нижней части соответствующего дозатора, не давая той или иной жидкости поступать в блок смешивания 38.

Таким образом, в блоке 38 происходит смешивание диализирующей жидкости нормальной концентрации, поступающей из первой емкости 31, либо с диализирующей жидкостью повышенной концентрации из второй емкости 32, либо с дистиллированной водой из третьей емкости 33, прошедшими через соответствующие дозаторы и управляемые клапаны первой или второй групп 34-1, 34-2, ..., 34-N и 36-1, 36-2, ..., 36-N или 35-1, 35-2, ..., 35-N и 37-1, 37-2, ..., 37-N.

Те из управляемых клапанов 36-1, 36-2, ..., 36-N и 37-1, 37-2, ..., 37-N, на управляющих входах которых присутствует логическая “1”, могут находиться в открытом состоянии в течение всего диализного цикла. При этом на третьих входах элементов ЗИ первой 8-1, 8-2, ..., 8-N и второй 9-1, 9-2, ..., 9-N групп (на выходе генератора тактовых импульсов 7) в течение всего цикла должна присутствовать логическая “1”.

При ином режиме работы те же управляемые клапаны могут открываться периодически с частотой, задаваемой генератором тактовых импульсов 7 на время существования высокого уровня (логической “1”) импульса на их управляющих входах. При этом длительность импульсов генератора 7 выбирается с учетом заданного расхода диализирующей жидкости нормальной концентрации на выходе емкости 31.

Диапазон изменения концентрации натрия в диализирующей жидкости на выходе резервуара диализирующих компонентов 28 ( на выходе блока смешивания 38) задается следующим образом. В сторону увеличения концентрации - изменением уровня диализирующей жидкости повышенной концентрации в емкости 32. В сторону уменьшения концентрации - изменением уровня дистиллированной воды в емкости 33.

Точность поддержания концентрации натрия в диализирующей жидкости на выходе резервуара диализирующих компонентов 28 зависит от числа разрядов (N) АЦП 5 и резервуара 28 (числа образующих его элементов в группах 34-1, 34-2, ..., 34-N; 35-1, 35-2, ..., 35-N; 36-1, 36-2, ..., 36-N и 37-1, 37-2, ..., 37-N), а также числа элементов ЗИ внутри каждой группы 8-1, 8-2, ..., 8-N и 9-1, 9-2, ..., 9-N. Кроме того, на точность поддержания рассматриваемой концентрации влияет стабильность уровней жидкостей в первой 31, второй 32 и третьей 33 емкостях, точность изготовления дозаторов 34-1, 34-2, ..., 34-N и 35-1, 35-2, ..., 35-N и точность установки их перекрываемых сечений на одном уровне.

После осуществления различных соединений цепь крови обрабатывают гепарином. Циркуляция крови создается в цепи крови 16, где она осуществляется естественным путем под действием сердцебиений пациента в результате артериально-венозной разности давлений между точками доступа к сосудам.

Затем зажим 29 открывают и его положение устанавливают таким образом, чтобы необходимый объем диализирующей жидкости протекал за период, отведенный для сеанса (6...8 часов). Диализирующая жидкость проходит внутри секции для диализирующей жидкости 20 гемодиализатора 17, а затем, абсорбировав загрязнения, которые диффундировали из крови пациента 10 через мембрану 19, она течет по выходной линии 21 в средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата 22.

Обычно кровь находится в гемодиализаторе 17 под давлением, немного превышающим давление диализирующей жидкости. Это приводит к переносу ультрафильтрацией воды и различных примесей из крови в диализирующую жидкость. Полученный таким образом ультрафильтрат вытекает с использованной диализирующей жидкостью в средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата 22.

Расход ультрафильтрата можно регулировать, изменяя давление в секциях 18 и 20 гемодиализатора 17 и опуская или поднимая резервуар 22 (опору 24). Таким образом, расход ультрафильтрата можно увеличить, например, опуская средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата 22 относительно гемодиализатора 17, т.е. опуская опору 24 и немного сужая внекорпусную цепь крови на выходе гемодиализатора 17 при помощи зажима (не показан).

Таким образом, предлагаемая искусственная почка обеспечивает проведение диализа с индивидуальным подбором для пациента концентрации натрия в диализирующей жидкости. Устройство позволяет:

изменяя выходное напряжение источника опорного напряжения 1, определять индивидуальные границы концентрации натрия у пациента, в пределах которых у него не наблюдаются болезненные ощущения;

изменяя уровни жидкостей в емкостях 32 и 33, выбирать необходимые диапазоны изменения концентрации натрия (безопасные для пациента) как в сторону увеличения, так и в сторону ее уменьшения;

изменяя число (N) элементов в группах и разрядов в блоках устройства, добиваться требуемой точности поддержания концентрации натрия в диализирующей жидкости;

осуществлять текущий контроль концентрации натрия в крови у пациента;

при наличии АЦП с памятью (с регистрами на выходе) осуществлять работу с однократным использованием датчика концентрации натрия 11;

проводить диализ, функционально изменяя концентрацию натрия в диализирующей жидкости, соответственно изменяя выходное напряжение источника опорного напряжения 1;

при установлении уровня логического “0” на выходе генератора тактовых импульсов 7 проводить диализ с использованием диализирующей жидкости нормальной концентрации, содержащейся в емкости 31 (без коррекции ее концентрации).

Изобретение относится к медицине и применяется при лечении хронических заболеваний почек. Цель: обеспечение индивидуального подбора для пациента концентрации натрия в диализирующей жидкости и расширение функциональных возможностей устройства. Искусственная почка содержит источник опорного напряжения, блок сравнения, блок анализа знаков, блок выделения модуля, аналого-цифровой преобразователь, элемент НЕ, генератор тактовых импульсов, элементы ЗИ первой и второй групп, датчик концентрации натрия (в крови пациента), шприц, отводящий артериально-венозный шунт, первый и второй соединители, цепь крови, гемодиализатор, секцию для крови, полупроницаемую мембрану, секцию для диализирующей жидкости, выходную линию, средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата, взвешивающее устройство, подвижную опору, подводящий артериально-венозный шунт, входную линию, расходомер, резервуар диализирующих компонентов, зажим, стерильное соединительное устройство. Резервуар диализирующих компонентов содержит первую, вторую и третью емкости, дозаторы первой и второй групп, управляемые клапаны первой и второй групп и блок смешивания. Изобретение обеспечивает проведение диализа с индивидуальным подбором для пациента концентрации натрия в диализирующей жидкости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Искусственная почка, содержащая цепь крови, включающую артериальную и венозную стороны, отводящий и подводящий артериально-венозные шунты, связанные с входом артериальной и выходом венозной сторон цепи крови соответственно, первый соединитель, шприц, выход которого связан первым соединителем с артериальной стороной цепи крови, входную и выходную линии, зажим, закрепленный на первой из них вблизи ее входа, стерильное соединительное устройство и расходомер, включенные соответственно в первый и второй разрывы входной линии, подвижную опору, взвешивающее устройство, установленное на ней, средство для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата, размещенное на взвешивающем устройстве, гемодиализатор, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию для диализирующей жидкости и секцию для крови, вход и выход которой связаны соответственно с выходом артериальной и входом венозной сторон цепи крови, резервуар диализирующих компонентов, выход которого связан со входом входной линии, связанной своим выходом со входом секции для диализирующей жидкости гемодиализатора, выход которой с помощью выходной линии связан со средством для сбора отработанной диализирующей жидкости и ультрафильтрата, отличающаяся тем, что она содержит источник опорного напряжения, второй соединитель, датчик концентрации натрия, вход которого связан вторым соединителем с артериальной стороной цепи крови вблизи ее входа, блок сравнения, связанный первым и вторым входами с выходами источника опорного напряжения и датчика концентрации натрия соответственно, последовательно соединенные блок анализа знаков и элемент НЕ, последовательно соединенные блок выделения модуля и аналого-цифровой преобразователь, при этом входы блока анализа знаков и блока выделения модуля объединены и подключены к выходу блока сравнения, генератор тактовых импульсов, элементы ЗИ первой и второй групп, при этом первые входы каждого из элементов ЗИ первой группы объединены и подключены также к выходу блока анализа знаков, а первый вход каждого из элементов ЗИ второй группы и второй вход каждого из одноименных элементов ЗИ первой группы объединены и подключены к одноименному выходу аналого-цифрового преобразователя, вторые входы каждого из элементов ЗИ второй группы объединены и подключены к выходу элемента НЕ, третьи входы каждого из элементов ЗИ первой и второй групп объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, резервуар диализирующих компонентов имеет две группы управляющих входов, причем каждый из управляющих входов первой и второй групп связан с выходом одноименного элемента ЗИ соответственно первой и второй групп.2. Искусственная почка по п.1, отличающаяся тем, что резервуар диализирующих компонентов дополнительно содержит вторую и третью емкости, все емкости имеют регуляторы уровня, дозаторы первой и второй групп, связанные своими входами с донной частью соответственно второй и третьей емкостей и вертикально расположенные ниже их, управляемые клапаны первой и второй групп, каждый из которых имеет преобразователь "напряжение-перемещение" и средство перекрытия сечения одноименного дозатора первой и второй групп соответственно, на котором размещен преобразователь "напряжение-перемещение", причем перекрываемые сечения всех дозаторов расположены на одном уровне, одноименные дозаторы первой и второй групп идентичны, блок смешивания, объединяющий выход первой емкости, расположенный в ее донной части, и выходы дозаторов первой и второй групп, расположенные в их нижней части, причем площадь сечения нижней части каждого последующего дозатора, начиная со второго, меньше чем у предыдущего в два раза, выход блока смешивания, расположенный в его донной части, является выходом резервуара диализирующих компонентов, а управляющие входы управляемых клапанов первой и второй групп образуют соответственно его одноименные управляющие входы первой и второй групп.