Аппарат для сорбции из биологических жидкостей Советский патент 1989 года по МПК A61M1/36 

насоса 6, датчик капель 7, блок аварийного отключения 8, переключатель режимов работы 9, переключатель структур гидросистемы Ю, делители частоты 11.1, 11.2, и счетчики капель 12.1, 12.2, 12,3, число которых равно количеству сорбционных колонок, шифратор 13, блок выходных устройств 14, .блок индикации 15, устройство забора жидкости 16, устройство возврата жидкости 17, источник питания 18. Изобретение позволяет осуществлять очистку биологических жидкостей при пропускании их через колонки с различными сорбентами, соединенными последовательно, параллельно или смешанным способом, и отключении любой из колонок в любой момент времени.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам очистки биологических жидкостей пациентов от токсических веществ и может быть использовано в стационарных и амбулаторных условиях. Целью изобретения является обеспечение возможности комплексной очистки биологической жидкости путем пропускания ее в заданной последовательности через колонки с различными сорбентами, а также отключение любой из колонок. Аппарат содержит перистальтический насос регулируемой производительности 1,магистраль забора жидкости 2, сорбционные колонки 3, магистраль возврата жидкости 4, капельницу 5, датчик оборотов с Ф (Л ел 4 4 vj ч

1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам очистки биологических жидкостей пациентов - крови, плазмы, лимфы и др., и может быть использовано для лечения различных патологических состояний в стационарных и амбулаторных условиях.

Целью изобретения является обеспчение возможности комплексной сорбции путем пропускания жидкости через различные сорбенты в заданной последовательности, а также отключения любого сорбента в процессе сорбции.

На фиг.1 изображена структурная блок-схема аппарата;, на фиг.2 - структурная схема гидросистемы; на фиг.З - принципиальная схема датчика капель; на фиг.4 - принципиальная схема реверсивного счетчика капель; ка фиг.5 - принципиальная схема управляемого делителя частоты с изменяемым коэффициентом деления;на фиг.6 - схема блока аварийного отключения; на фиг.7 - схема датчика оборотов насоса; на фиг.З - схема переключателя режимов работы; на фиг.9 - схема переключателя струк- тур гидросистемы с шифратором и Ю таблица состояний входных и выходных шин шифратора.

Аппарат содержит перистальтический насос 1 регулируемой производительности, магистраль 2 забора кви, сорбционные колонки 3, магистраль 4 возврата крови, капельницу 5, датчик 6 оборотов насоса, датчик 7 капель, блок 8 аварийного отключения, переключатель 9 режимов

работы, переключатель 10 структур гидросистемы, делители частоты 11.1, 11.2, 1 1 .3 с изменяемьм козф- фициентом деления, счетчики капель 12.1, 12.2, 12.3, шифратор 13,блок выходных устройств 14, блок индикации 15, устройство забора 16 и возврата 17 жидкости, источник питания 18 (фиг.1).

Перистальтический насос 1 регулируемой производительности для принудительной циркуляции собираемой жидкости содержит собственно насос, электропривод, пусковуто аппарату- 5 ру и регулятор производительности. Гидросистема (фиг.2) состоит из входных 19 и выходных 20 тройников, электрогидроклапанов 21, сорбционных колонок 3, уголков 22. Входные 0 и выходные тройники отличаются лишь местом их подключения в гидросеть. Входные тройники имеют два входа и один выход, а выходные - два выхода и один вход.

5 Каждый тройник 19 магистрали забора жидкости через электрогидро- клапаны 21 магистрали забора подключен первым входом к перистальтическому насосу 1,выходом к входу 0 сорбционной колонки 3, каждый тройник 20 магистрали возврата подключен входом к выходу сорбционной колонки 3 и первым выходом через первый злектрогидроклапан 21 магистрали возврата к капельнице 5. Вторые выходы тройников 20 предыдущей колонки соединены через вторые электрогидро- клапаны 21 магистрали возврата со вторыми входами тройников 19 после- ,Q дующей колонки, образуя кольцевую

систему тройников и электрогидрокла- панов. Управляющие входы электрогид- роклапанов подключают к соответствующим выходам блока выходных устройств 14 (на фиг.2 показаны стрелками) .

Сорбционные колонки 3 (фиг.1 и 2) служат для размещения в них сорбента и очистки крови (лимфы, плазмы) в процессе сорбции. Их устройство, как и устройство и назначение капельницы 5, общеизвестно. Устройство забора жидкости 16 и возврата жидкости 17 представляют собой полые иглы,с помощью которых в режиме сорбции аппарат подключается к пациенту для забора и возврата жидкости (крови, плазмы, лимфы и др.).

В качестве датчика 7 капель может быть применен любой датчик, вы- даюощй информацию о каждой капле жидкости, прошедшей через капельницу 5, в виде прямоугольного электрического импульса. На фиг.З в качестве примера технической реализации приведена схема датчика капель, содержащего источник питания 23, излучатель 24, светочувствительный элемент 25, капельницу 26, формирователь сигналов (прямоугольных импульсов) 27, режимов 28, генератор 29.

Свет от излучателя 27 попадает на светочувствительный элемент 25, который при этом находится в проводящем состоянии. На выходе формирователя 27 сигналов напряжение постоянно. При попадании капли жидкости в створ между излучателем 24 и светочувствительным элементом 25 свет от излучателя 24 рассеивается, светочувствительный элемент 25 перехоит в непроводящее состояние, на выходе формирователя 27 напряжение изеняется скачком-формируется прямогольный импульс, длительностью авный времени прохождения каплей твора между излучателем 24 и све- очувствительным элементом 25.

В режиме имитации на излучатель 24 поступают прямоугольные импульсы от генератора 29, в качестве которого может быть применен датчик 6 оборотов насоса. Режим имитации в зависимости от числа оборотов двигателя насосов можно проводить как в реальном масштабе времени, так и ускоренно.

Счетчики капель 12 (фиг.1) предназначены для регистрации количества (объема) жидкости, прошедшей че- g рез данную сорбционную колонку 3. Число счетчиков капель равно числу сорбционных колонок. Так как счетчики считают не капли, а число импульсов, появляющихся на выходе датчи10 ка капель, в качестве счетчиков капель применены обычные реверсивные счетчики. Применение реверсивных счетчиков позволяет в прямом счете использовать счетчики для регистра15 ции объема сорбируемой жидкости, а в обратном - объема промывки.

На фиг.4 представлена схема реверсивных счетчиков, выполненная на ИМЕ 561 серии. Вход С - счетный 20 ° , выход ±1 - реверсивный (-1 - реверс).

Объемы капель различЕшх жидкостей различны. Поэтому одинаковое коли- 25 чество капель соответствует различным объемам сорбируемой жидкости (кровь, лимфа, плазма). Также различную информацию несут считываемые импульсы при различных структурах Зд гидравлической сети. При последовательном или параллельном соединении сорбционных. колонок через них проходит одинаковое количество жидкости, однако при параллельном соединении количество жидкости, проходящей через каждую сорбционную колонку, в три раза меньше, чем при последовательном соединении при одинаковом числе капель через капельницу. При смешанном соединении (две последовательности, одна - параллельно им) количество жидкости через каждую колонку будет различным. Для правильного учета сорбируемой жид кости в устройство введены управляемые делители частоты 11 с изменяемым коэффициентом деления (фиг.5). Коэффициент деления задается в зависимости от сорбируемой жидкости и структуры гидросистемы. Задание коэффициента деления осуществляется автоматически шифратором 13 подачей логических единиц на входы А, В, С - управляющие входы. Делители могут быть выполнены на ИМЕ 561 се40

45

0

5

рии,

Блок 8 аварийного отключения предназначен для контроля непрерывности . потока сорбируемой жидкости и вьщачи аварийного сигнала о прерывании потока. Контроль производится посредством измерения времени между прямо- уЬольными импульсами на выходе датчика 7 капель. В блоке 8 имеется счетный вход, вход сброса и выход (|фйг.6). При прохождении жидкости фрез датчик 7 капель на его выходе появляется логическая единица, которая сбрасывает счетчик блока 8 по выходу R. В промежутке между двумя каплями на выходе датчика капель (входе R счетчика) появляется логический нуль. Счетчик считает импульсы, Проходящие на вход 2. Если за время ь|1ежду двумя каплями счетчик успевает заполниться, на его выходе появляется логическая единица - аварийный сигнал. Если время прерывания пото- превышает время заполнения счет- ика - ситуация аварийная. На счетный вход 2 блока-8 аварийного отключения подаются прямоугольные импульсы от датика 6 оборотов насоса (число импульсов пропорционально числу оборотов) . Если насос вращается, 1 капель нет, значит в системе заку- Ьорка или обрыв. Соединение второго хода аварийного блока с датчиком 6 оборотов насоса, а первого - с дат- |чиком 7 капель обеспечивает постоян- iHoe соотношение между числом капель и числом оборотов и позволяет авто- |матически контролировать непре- |рывность истока сорбируемой жидкости при любой производительности насоса, что повышает надежность работы устройства.

Датчик 6 оборотов насоса предназначен цля преобразования числа оборотов насоса 1 в прямоугольные импульсы .

Пример технической реализации датчика 6 оборотов насоса приведен на фиг.7. Он содержит тахогенератор, выход которого подключен к входу формирователя прямоугольных импульсов. Выход последнего является выходом датчика оборотов.

Переключатель 9 режимов работы (фиг.1, 8) предназначен для выбора одного из трех режимов работы: промывка, сорбция, имитация.,

В положении Пром1,1вка выход датчика 6 оборотов насоса через замыкающий контакт соединен со счетными входами делителей частоты 11, а реверсивные входы счетчиков 12 капель

через переключающий контакт - с минусом источника питания 18, вход датчика 7 капель через размыкающий контакт соединен с минусом источника питания 18.

В положе нии Имитация выход датчика 6 оборотов насоса через второй замыкающий контакт соединен со входом датчика 7 капель, а реверсивные входы счетчиков 12 капель через переключающий контакт - с полюсом источника питания 18„

В релсиме Сорбция вход датчика 5 7 капель соединен через размыкающий контакт с минусом, а реверсивные входы -датчиков 12 капель через переключающий контакт - с плюсом источника питания 18.

Q Переключатель 10 структур (фиг.О предназначен для выбора структуры гидросистемы и задания в соответствии с выбранной структурой и типом сорбируемой жидкости коэффици- 5 ента деления частоты на делителях 11. Он представляет собой (фиг.9а) переключатель, имеющий столько положений, сколько необходт-10 задавать структур, и одно направление. Переключатель подключит одну из шин шиф- ратора 13 (фиг.1) к плюсу источника питания 18 и выходы счетчиков 12 капель к соответствующим шинам шифратора 13.

35 Шифратор 13 предназначен для преобразования единичных входных воздействий в определенную комбинацию воздействий на выходе.

Количество входов (входных шин в

случае матричной схемы шифратора) равно количеству задаваемых переключателем 9 режима работы структур (вход № 1) плюс количество выходов счетчиков капель (вход № 2) плюс

45 выход блока 8 аварийного отключения (выход № 3).

Количество выходов (выходных шин) равно числу электрогидроклапанов

и насосов.(выход № О плюс количество управляюи их входов делителей частоты 11 (выход N 2) плюс входы блока индикации (выход № 3).

На фиг.9 приведена таблица соединений диодной матрицы шифратора и пример ее схемной реализации. Шифратор содержит входные (вертикальные) и выходные (горизонтальные) шины. Выходные шины (каждая) выполнены на двухвходовых элементах

ИЛИ-НЕ . Первые элементы, используемые как инверторы, выходом соединены с первыми входами вторых элементов, выходы которых являются выходами шифратора.

Входы первого элемента (инвертора) - это выходные шины диодной

ложение Сорбция. При этом счетный вход делителей частоты 11 соединен с выходом датчика 7 капель. На вхо- 5 де и выходе шифратора 13 - логические нули. Все электрогидроклапаны магистралей забора и возврата закрыты, перистальтический насос выключен (см. таблицу состояний шин шифматрицы включения, вторые входы вто- ратора) рого элемента - выходные шины диодной D

В зависимости от выбранной CTDVKматрицы выключения.а,г„, ,ош ц йппии струк

туры гидросистемы и типа сорбируеi В исходном состоянии до заданиямой жидкости переключатель 10 струкрежима работы и структуры на всехтуры гидросистемы устанавливается

входах шифратора логические нули; Со- 15в соответствующее положение. При этом

ответственно, логические нули и нана выходные шины шифратора 13 повсех выходах шифратора.ступает логическая единица (от плюПри задании структуры на соответ-са источника питания 18). На соотствующем входе (на фиг.9 - парал-ветствующих выходах шифратора 13 полельная структура) появляется логи- 20являются логические единицы воз- ческая единица. На соответствующих

выходах шифратора появляются логические единицы, включающие соответствующие электрогидроклапаны (см. таблицу состояний), насос и устанавливающие соответствующий структуре коэффициент деления на делителях часто- ты.

При срабатывании третьего счетчика логическая единица появляется на шинах счетчика 3 матрицы чения и матрицы отключения,производя необходимые изменения в структуре гидросистемы и устанавливая необходимые коэффициенты деления. В таблице состояний входных и выходных шин шифратора + соответствует логической единице - - нулю.

Блок выходных устройств 14 предназначен для включения (отключения) электрогидроклапанов и пусковой аппаратуры перистальтического насоса по сигналам шифратора 13. В качестве блока выходных устройств 14 могут быть применены, например, серийные элементы К1109КТ23 (ключей I 0,5 А, и 50 Б).

Блок индикации 15 предназначен для индикации степени использования или промывки сорбционных колонок, аварийной сигнализации и другой информации о работе устройства.

Аппарат для сорбции из биологических жидкостей работает в режимах сорбции, промывки и имитации следующим образом.

Режим сорбции. Задание режима сорбции производится установкой переключателя 9 режимов работы в по

25

30

действующие на ключи блока выходных устройств 14 и управляющие входы делителей частоты 11. Каждый ключ включает соответствующий электрогид- роклапан или перистальтический насос, устанавливая заданную структуру гидросистемы и начиная процесс сорбции. На делителях частоты 11 в соответствии с выбранной структурой гидросистемы и типом сорбируемой жидкости устанавливаются необходимые коэффициенты деления.

На реверсирующее входы счетчиков 12 капель через второй размыкающий 35 контакт переключателя 9 режимов работы поступает логическая единица, устанавливающая счетчик 12 капель в режим прямого счета. На входе блока индикации 15 и на выходе блока 8 40 аварийного отключения - нули.

После включения перистальтического насоса 1 на выходе датчика 6 оборотов насоса появляются прямоугольные импульсы с частотой, про- 45 порциональной производительности насоса, которые попадают с выхода датчика 6 оборотов насоса на счетный вход блока 8 аварийного отключения и считываются им. Сорбируемая жидкость, проходя через капельницу 5, воздействует на датчик 7 капель. На выходе последнего появляются прямоугольные импульсы. Их количество равно количеству капель через капельницу 3. Каждый импульс сбрасывает счетчик в нуль. Считывание импульсов датчика 6 оборотов насоса производится в период между каплями. Одновременно каждая капля фик50

55

14544778

ложение Сорбция. При этом счетный вход делителей частоты 11 соединен с выходом датчика 7 капель. На вхо- 5 де и выходе шифратора 13 - логические нули. Все электрогидроклапаны магистралей забора и возврата закрыты, перистальтический насос выключен (см. таблицу состояний шин шиф ратора) й D

0являются логические единицы воз-

5

0

действующие на ключи блока выходных устройств 14 и управляющие входы делителей частоты 11. Каждый ключ включает соответствующий электрогид- роклапан или перистальтический насос, устанавливая заданную структуру гидросистемы и начиная процесс сорбции. На делителях частоты 11 в соответствии с выбранной структурой гидросистемы и типом сорбируемой жидкости устанавливаются необходимые коэффициенты деления.

На реверсирующее входы счетчиков 12 капель через второй размыкающий 5 контакт переключателя 9 режимов работы поступает логическая единица, устанавливающая счетчик 12 капель в режим прямого счета. На входе блока индикации 15 и на выходе блока 8 0 аварийного отключения - нули.

После включения перистальтического насоса 1 на выходе датчика 6 оборотов насоса появляются прямоугольные импульсы с частотой, про- 5 порциональной производительности насоса, которые попадают с выхода датчика 6 оборотов насоса на счетный вход блока 8 аварийного отключения и считываются им. Сорбируемая жидкость, проходя через капельницу 5, воздействует на датчик 7 капель. На выходе последнего появляются прямоугольные импульсы. Их количество равно количеству капель через капельницу 3. Каждый импульс сбрасывает счетчик в нуль. Считывание импульсов датчика 6 оборотов насоса производится в период между каплями. Одновременно каждая капля фик0

5

4ируется (считывается) делителями астоты 11. В зависимости от коэффи- 1|1;иентов деления каждого делителя час фоты 11 на их выходах появляются ло- Гические едини1 :ь, считываемые счетчиками 12 капель, которые ведут Счет с наполнением. Их выходы со- гдинены с входными шинами шифратора 13 и через шифратор 13 - с устрой- ствами, зависящими от формы отображения информации блоком индикации 15

После заполнения одного из счетчиков 12 на его выходе появляется единица, попадающая на входные ши- ны шифратора 13. На соответствующих выходах шифратора 13 изменяются сиг- 1налы, воздействующие на ключи бло- ка выходных устройств 14 и управля- ющие входы делителей частоты 11. Из меняется структура гидросистемы и коэффициенты деления частоты дели- телей 11. Использованная сорбционная колонка отключается без прерывания процесса сорбции.

После заполнения всех счетчиков 12 (использования всех колонок) процесс сорбции прекращается: выключается перистальтический насос 1, закрываются все электрогидроклапаны, на блоке индикации 15 появляется сигнал окончания процесса.

В случае обрыва или закупорки гидросистемы жидкость не проходит через капельницу 5, прямоугольные импульсы на выходе датчика 7 капель не возникают и не сбрасывают счетчик блока 8 аварийного отключения,, счетчик заполняется, на его выходе появля 5тся логическая единица, ко торая попадает в шифратор 13 и отключит перистальтический насос 1 и все электрогидроклапаны гидросистемы. На блоке индикации 15 появляется сигнал аварии.

Режим промывки. Задание режима промывки производится установкой переключателя 9 режимов работы в пложение Промывка. При этом счетный вход делителей частоты 11 чере первый замыкающий контакт переключателя 9 режимов работы соединяетс с выходом датчика 6 оборотов насоса, а реверсирующие входы счетчико 12 соединяются с минусом источника питания 18 через переключающий контакт переключателя 9, переводя счетчики 12 в режим реверса. Па входе и вькоде шифратора 13 - логи

5

ческие нули. Все электрогидроклапаны магистралей забора и возврата за крыты, перистальтический насос 1 выключен.

Переключатель 10 структуры гидросистемы также устанавливается в положение Промьгока. При этом на входных шинах и соответствующих выходах шифратора 13 появляются логические единицы, устанавливающие структуру гидросистемы с параллельно включенными сорбционны№1 колонками, соответственные коэффициенты деления делителей частоты 11 и включающие перистальтический насос 1,

В процессе промывки устройство забора 16 должно быть соединено с емкостью с промывочной жидкостью, а устройство возврата 17 - со сливом.

Работа аппарата в режиме Промывка аналогична работе в режиме Сорция.

Режим имитации. Задание режима имитации производится установкой переключателя 9 режимов работы в положение Имитация. При этом выход датчика 6 оборотов ijacoca через замыкающий контакт переключателя 9 соединяется с входом датчика 7 капель. На вхол,е и вых.оде шифратора 13 - логические нули. Все электроклапаны магистралей забора и возврата закрыты, перистальтический насос 1 выключен.

Переключатель 10 структуры гидросистемы также устанавливается в режим Имитация. При этом на входных шинах и выходе шифратора 13, управляющего перистальтическим нассом 1 , появляется логическая единица, насос включается.

На выходе датчика 6 оборотов на coca появляются прямоугольные импульсы с частотой, пропорционально скорости вращения насоса. Эти импульсы, как и в режиме Сорбция и Промывка, попадают на счетный вход блока 8 аварийного отключения и считываются им.

В режиме Имитация жидкость через гидросистему не проходит, но на выходе датчика 7 капель появляются прямоугольные импульсы с частотой, равной частоте на ВЕ,1ходе датчика 6 оборотов насоса, так как выход последнего соединен через зам1,1кающий контакт с выходом датчика 7 капель.

В дальнейшем работа аппарата в режиме Имитация аналогична работе в режиме Сорбция.

Аппарат для сорбции из биологических жидкостей позволяет осуществлять комплексную сорбцию из различных жидкостей пациента (крови, плазмы, лимфы и др.) при использовании различных типов сорбентов в колонках и соединении колонок последовательно, параллельно или смешанным способом с возможностью отключения каждой из колонок в любой момент времени.

Формула изобретени

Аппарат для сорбции из биологических жидкостей, содержащий гидравлическую систему, состоящую из магистралей забора и возврата жидкости с тройниками,последовательно соединенных насоса регулируемой производительности, сорбционной колонки, капельницы, и электрическую систему, состоящую из источника питания и средств индикации, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности комплексной сорбции путем пропускания жидкости через различные сорбенты в заданной последовательности, а также отключения любого сорбента в процессе сорбции, гидросистема содержит дополнительные сорбционные колонки и элек- трогидроклапаны в магистралях забора и возврата жидкости, электрическая система содержит переключатель режимов работы, переключатель структур гидросистемы с шифратором, датчики капель и оборотов насоса, блоки выходных устройств и аварийного отключения, .счетчики капель, делитель частоты с изменяемым коэффициентом деления, причем количество счетчиков и делителей совпадает с количеством сорбционных колонок, а

5

0

5

0

5

0

5

0

вход датчика капель через размыкаю- . щий контакт переключателя режимов работы соединен с минусом источника питания, выход датчика оборотов насоса соединен со считывающим входом блока аварийного отключения и через замыкающий контакт переключателя режимов работы - с входом датчика капель, выход датчика капель соединен со сбрасывающим входом бло- ка аварийного отключения и со счетными входами делителей частоты, которые соединены выходами со счетными входами счетчиков капель, выходы переключателя структур, счетчиков капель и блока аварийного отключения соединены соответственно через первый, второй и третий входы шифратора с его входными шинами, выходные шины шифратора соединены чер.ез первый, второй и третий входы соответственно с управляющими входами делителей частоты с изменяемым коэффициентом деления, входом блока выходных устройств и входом блока индикации, реверсивные входы счетчиков капель через переключающий контакт переключателя режимов работы соединены с плюсом и минусом источника питания, выходы блока выходных устройств соединены с насосом и управляющими входами электрогидроклапа- нов, каждый тройник магистрали забора соединен первым входом с элек- трогидроклапаном магистрали забора, вторым входом - с вторым электрогид- роклапаном магистрали возврата, а выходом - с сорбционной колонкой, каждый тройник магистрали возврата соединен входом с сорбционной колонкой, первым выходом через первый электрогидроклапан магистрали возврата - с капельницей, а вторым выходом через второй электрогидроклапан магистрали возврата - с вторым входом тройника магистрали за бора с образованием кольцевой системы тройников и электрогидроклапа- нов.

БВУ- д/iOK выходных, устройств

Фиг.2

H56WE16

Счётный

С

JHb

Упрабляющае Sjcodbi

Выход

Фиг. 5

Фае.6

. 5ы)У)д

ФиеЛ

Фаз. 8

.ff

-. Таблица состояний в адныл и 66fjfod ii/j( шин u/uqopa/TJopa

51-паралл&гьное включение колонок

51-Поме ова/пе Ч ное включение кмамук