Терморегулирующее устройство к аппаратам искусственного кровообращения Советский патент 1984 года по МПК A61F7/00 

ю сд

00

ел

ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО. К АППАРАТАМ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ, содержащее полупроводниковую термобатарею, схему автоматического регулирования, включающую измеритель температуры крови и задатчик конечной температуры, блок питания термобатарей и насос, отличающееся тем, что, с целью исключения термического повреждения крови и предупреждения гипоксии, схема автоматического регулирования дополнительно снабжена задатчиком перепада температур, измерителем температуры теплоносителя, программным коммутатором и регулятором, вход которого подключен к выходу программного коммутатора, к четырем входам которого подключены задатчики конечной температуры и перепада температур и измерители температуры крови и теплоносителя, причем выход регулятора соединен с блоком питания, а последний подключен к полупроводниковой S термобата,рее.

Фиг. 7

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к терморегулирующим устройствам для аппаратов искусственного кровообращения и может быть использовано в кардиохирургических клиниках и центрах для динамичного регулирования теплового режима больного в процессе операций на сердце с применением искусственного кровообращения.

Известно терморегулирующее устройство для аппаратов искусственного кровообращения, содержащее блок подготовки теплоносителя с баками нагрева и охлаждения, систему автоматического и ручного контроля, пульт управления и системы циркуляции двух контуров 1.

Недостатками являются больщое время подготовки устройства к работе, высокая инерционность поддержания и изменения температуры, больщие габариты и вес устройства, сложность поддержания равномерных уровней метаболизма между отдельными тканями организма и исключения термических повреждений крови при одновременном обеспечении максимальной скорости процесса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является терморегулирующее устройство к аппаратам искусственного кровообращения, содержащее полупроводниковую термобатарею, блок питания термобатарей,, схему автоматического управления, включающую измеритель температуры крови и задатчик конечной температуры и насос.

Устройство работает по заданию и автоматическому поддержанию конечной температуры крови, и регулирование выходной мощности происходит только при достижении заданной температуры крови 2.

Однако отсутствие автоматического поддержания скорости охлаждения и согревания больного приводит к завыщению или занижению скорости процесса и возможности возникновения недопустимого температурного градиента между кровью и теплоносителем, а также между отдельными тканями организма, так как регулирование температуры происходит по температуре крови без учета температуры теплоносителя, что в свою очередь приводит к термическим повреждениям крови, неравномерности уровней метаболизма между отдельными тканями организма и больщого риска ги.поксии.

Цель изобретения - исключение термическогб повреждения крови и предотвращение гипоксии.

Поставленная цель достигается тем, что терморегулирующее устройство к аппаратам искусственного кровообращения, содержащее полупроводниковую термобатарею, схему автоматического регулирования, включающую измеритель температуры крови и задатчик конечной температуры, блок питания термобатарей и насос, схема автома тического регулирования дополнительно снабжена задатчиком перепада температур, измерителем температуры теплоносителя, 5 программным коммутатором и регулятором, вход которого подключен к выходу программного коммутатора, к четырем входам которого подключены задатчики конечной температуры и перепада температур и измерители температуры крови и теплоносителя, причем выход регулятора соединен с блоком питания, а последний подключен к полупроводниковой термобатарее.

На фиг. 1 изображена блок-схема уст5 ройства; на фиг. 2 - блок-схема програмного коммутатора.

Терморегулирующее устройство содержит схему 1 автоматического регулирования, включающую задатчик 2 перепада температур, задатчик 3 конечной температуры, измеритель 4 температуры теплоносителя, измеритель 5 температуры крови, программный коммутатор 6 и регулятор 7. К выходу схемы 1 автоматического регулирования (выход регулятора 7) подключены последо5 вательно установленные блок 8 питания, соединенный с полупроводниковой термобатареей 9, подключенной к насосу 10, и блок 11. При этом к четырем входам программного коммутатора 6 подключены: задатчик 2 перепада температур, задатчик 3 конечной температуры,

0 измеритель 4 температуры теплоносителя и измеритель 5 температуры крови, а выход коммутатора 6 подключен к входу регулятора 7. Задатчик 2 перепада температур предназначен для установки необходимого перепада температур между теплоносителем и кровью, по которому осуществляется поддержание оптимальной скорости процесса, задатчик 3 температуры теплоносителя предназначен для задания конечной температуры определяющей уровень охлаждения или сог0 ревания больного. Программный коммутатор 6 предназначен для сравнения уровней аналоговых сигналов, поступающих с задатчиков перепада температур и конечной температуры, а также с измерителей температуры крови и теплоносителя и для автомати ческой коммутации управляющих сигналов на регулятор 7. Коммутатор 6 состоит (фиг. 2) из четырех схем (12-15) сравнения, выполненных на операционных усилителях и ключа 16, выполненного на компара0 торе и реле, причем входы схемы 12 сравнения подключены к измерители 4 температуры теплоносителя и задатчику 3 температуры, а выход к входу ключа 16. Входы схемы 13 сравнения соединяются с измерителем 4 температуры теплоносителя и измери5 телем 5 температуры крови, а выход соединен с входом схемы 14 сравнения, другой вход которой соединен с задатчиком 2 перепада температуры, а выход подключен к

входу ключа 16. Входы схемы 15 сравнения соединены с задатчиком 3 конечной температуры и измерителем 5 температуры крови, а выход соединен с ключом 16. Регулятор 7 выполнен на основе широтно-испульсного модулятора и предназначен для выработки импульсных сигналов, скважность которых зависит от уровня аналогового сигнала на его входе, а также для переключения своего выходного сигнала на один из двух своих выходов в зависимости от полярности сигнала, поступающего на его вход, например, с помощью компаратора и реле. Блок 8 питания выполнен в виде двух встречно включенных тиристорных выпрямителей, что позволяет и.спользовать его как для выпрямления сетевого напряжения и регулирования среднего тока через термобатарею 9, так идля инвертирования этого тока.

Устройство работает следующим образом.

Терморегулирующее устройство подключается через теплообменник аппарата искусственного кровообращения к больному. На первом этапе работы осуществляется процесс выхода устройства на заданный температурный режим. Для этого при помощи задатчика 3 температуры устанавливается требуемая конечная температура охлаждения больного, и с помощью задатчика 2 перепада температур устанавливается требуемый перепад температур между теплоносителем и кровью. В режиме охлаждения в коммутатор поступают сигналы с задатчиков 2 и 3 и измерителей 4, 5 температуры. На первом этапе сигналы с измерителей 4 и 5 сравниваются между собой на схеме 13 сравнения, и сигнал рассогласования между ними поступает на схему 14 сравнения, где он сравнивается с сигналом, поступающим с задатчика 2 перепада температур, и далее сигнал рассогласования поступает на вход ключа 16. Одновременно сигнал с измерителя 4 температуры теплоносителя поступает на схему 12 сравнения, где происходит его сравнение с сигналом задатчика 2 температуры, и их сигнал рассогласования поступает на второй вход ключа 16. Сигнал с измерителя 5 температуры крови поступает на схему 15 сравнения где сравнивается с сигналом, поступающим с задатчика 3 температуры, и полученный сигнал рассогласования управляет работой ключа 16, подключая на его выход сигнал либо со схемы 12 сравнения (в режиме стабилизации), либо со схемы 14 сравнения (в режиме нагрева или охлаждения). Таким образом, происходит сравнение и коммутация сигналов, управляющих работой регулятора 7, который преобразует этот сигнал в импульсы со скважностью, пропорциональной уровню аналогового сигнала на его входе, а также переключает этот сигнал на один из своих выходов .в зависимости от полярности входного сигнала. С выхода регулятора 7 преобразованный сигнал в импульсной форме поступает на один из входов блока 8 питания, где осуществляется выпрямление сетевого напряжения, а также регулирование среднего тока череа полупроводниковую термобатарею 9 в зависимости от управляющих сигналов, поступающих с регулятора 7.

Питание полупроводниковой термоба0 тареи 9 осуществляется током такой полярности и скважности, который необходим для обнуления рассогласования температуры крови и теплоносителя с учетом заданного температурного перепада и стабилизации заданного теплового режима, причем выход

5 на заданный режим будет происходить тем быстрее, чем больщий перепад температур задан задатчиком 2. На втором этапе осуществляется стабилизация температурного режима, при этом в программном коммутаQ торе 6 сигнал рассогласования между задатчиком конечной температуры 3 и измерителем 5 температуры крови в этот момент равен нулю, и схема 15 сравнения переключает работу ключа 16 со схемы 14 сравнения на схему 12 сравнения. Таким образом,

5 происходит регулирование температуры теплоносителя по сигналу рассогласования между задатчиком 3 конечной температуры и измерителем 4 температуры теплоносителя. На третьем этапе осуществляется про,, цесс согревания. С помощью задатчика 2 перепада температур задается необходимый перепад температур между кровью и теплоносителем и конечная температура с помощью задатчика температуры. При этом сигнал со схемы 14 сравнения изменяет свою полярность и через ключ 16 поступает на вход регулятора 7, который в свою очередь отключает один из своих выходов, подключая при этом другой. Сигнал с регулятора 7 подключает в работу другой выпрямитель, меняя полярность тока

через термобатарею 9. Далее схема работает аналогично ее работе в режиме охлаждения.

В предлагаемом устройстве обеспечена стабильность перепада температуры между

5 кровью и теплоносителем в режиме охлаждения или согревания больного с дальнейшим автоматическим переключением на режим стабилизации заданной конечной температуры, чем исключается возможность термического повреждения крови, а также

0 возникновения недопустимого уровня метаболизма между отдельными тканями организма при одновременном обеспечении максимальной скорости процесса. В известном устройстве регулирование температуры происходит по температуре крови без учета

5 температуры теплоносителя, что приводит к завышению или занижению скорости процесса и возможности возникновения недопус тимого температурного градиента между

кровью и теплоносителем, а также между отдельными тканями организма, что в свою очередь приводит к термическим повреждениям крови и неравномерности уровней метаболизма между отдельными тканями организма.

Автоматизация процесса выхода на заданный тепловой режим с последующим автоматическим переключением на режим

стабилизации делает предлагаемое устройство удобным в работе и не отвлекает внимания перфузиолога от работы с аппаратом -искусственного кровообращения. В известном устройстве во время охлаждения или согревания перфузиолог должен постоянно управлять устройством, что отвлекает его внимание От работы с аппаратом искусственного кровообращения.