Устройство для стабилизации частоты капель в приборе для инфузии Советский патент 1992 года по МПК A61M5/168 

Изобретение относится к медицинской технике и может применяться для инфузии различных жидкостей в живой организм.

При введении различных жидкостей с помощью капельницы (капельной камеры) в живой организм необходима точная дозировка и поддержание высокой точности скорости введения капель. При ручной регулировке скорости введения капель возможны отклонения от заданного расхода жидкости до 30% выше нормы и до 60% ниже.

Известно устройство для внутривенного влияния, в котором с помощью трех источников света и трех свётодиодов

производится индикация верхнего и нижнего уровней жидкости в объемной камере и капли в капельной камере. Сигналы от свётодиодов подаются в микроЭВМ, которая вырабатывает сигналы управления скоростью истечения жидкости путем подачи уп- равляющего сигнала на клапан, установленный на шланге.

Однако устройство не обеспечивает работу в случае некратных первоначальному уровню дозировок жидкостей без дополнительного останова для повторной регулировки. Кроме того, устройство содерхшт в своем составе микроЭВМ и три цепи датчиков, т.е. является достаточно сложным конструктивно и в эксплуатации, требуя для

ю

обслуживания персонала с высокой квалификацией.

Известно также устройство для регистрации капель в приборе для инфузии, содержащее капельную камеру, из которой жидкость через шланг может подводиться к пациенту. В области капельной камеры предусмотрен каплечувствительиый элемент. Для надежного детектирования капель и контроля функционирования каплечувстви- тельного элемента последний выполнен по крайней мере из двух пар источников света и фотоприемников, причем каждая пара источник - приемник размещена в двух разных горизонтальных плоскостях снаружи капельной камеры из оптически прозрачного материала. Для каждой пары предусмотрена цепь детекторной схемы, содержащая усилитель, компаратор и запоминающее ус- .тройство. При наличии сигнала от каждой пары логический каскад приводит в действие индикатор капель. Если на определенное время капли детектируются только одной парой, каскад дискриминатора индицирует ошибку или подачу сигнала тревоги. Схема выполнена на цифровых элементах и содержит тактовый счетчик с постоянной частотой около 200 Гц при длительности импульса 1,5 мс. Вся работа схемы тактируется синхронно вместе с источником света (для экономии энергии). Устройство снабжено дополнительным датчиком перекосов капельной камеры на штативе, выполненным на базе элемента Холла с постоянным магнитом.

Недостатком известного устройства является то. что оно не обеспечивает долговременной стабильности частоты следования капель, особенно в случае низкой частоты (2-10 капель в минуту), поскольку отсутствует система автоматической стабилизации частоты следования капель. Зажимное.устройство с эксцентриком, задающее необходимую скорость следования капель, регулируется оператором, что создает предпосылки для неконтролируемого изменения частоты следования капель в промежутках времени между соседними регулировками. Это недопустимо особенно при малых дозировках сильно действующих веществ.

Вместе с тем, в устройстве индикация отказов приводит к пропаданию каждой капли, а также оно работает в условиях образования тумана и брызг внутри капельной камеры.

Цель изобретения - автоматическая стабилизация частоты следования капель при длительном процессе инфузии.

В предлагаемом устройстве имеется индикация наличия отказов, приводящих к прекращению истечения жидкости, пропаданию каждой капли, оно работает в широком динамическом диапазоне прохождения светового луча - при наличии тумана и (или) брызг на стенках капельной камеры и при незагрязненной поверхности прозрачных стенок капельной камеры.

0На фиг. 1 приведена структурная схема

устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема приемника; на фиг. 3 - конструкция электромагнитного клапана; на фиг. 4 - схема привода электромагнитного клапана; на

5 фиг. 5 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для стабилизации частоты капель в приборе для инфузии содержит объемную камеру 1, соединенную с капель0 ной камерой 2, выполненной из оптически . прозрачного материала и снабженной выходным шлангом 3, на котором размещены зажимное и регулирующее устройства. В качестве зажимного устройства может исполь5 зоваться электромагнитный клапан А, регулирующим устройством 5 может быть винтовой зажим, зажим Пеана или другой эластичный зажим. Снаружи капельной камеры 2 установлен источник 6 св.ета и при0 емник 7, соединенный линией 8 передачи с электромагнитным клапаном 4.

Приемник 7 содержит тактовый генератор 9, соединенный с электромагнитным клапаном 4 через формирователь 10 сигнала

5 открывания электромагнитного клапана 4, фотодиод 11, установленный снаружи капельной камеры 2 с противоположной стороны от источника б света. Фотодиод 11 подключен к электромагнитному клапану 4

0 через усилитель-ограничитель 1.2, формирователь 13 сигнала закрывания электромагнитного клапана 4 и счетчик 14 импульсов. Электромагнитный клапан 4 содержит две металлические губки 15 и 16, посажен5 ные на винт, состоящий из двух частей. Губка 15 в качестве гайки может перемещаться вдоль части 17 винта с резьбой, например, М8 х-1, губка 16 может перемещаться вдоль другой части 18 того же винта с резьбой,

0 например, М5х 0,8. Дифференциальный ход губок одной относительно другой за один оборот винта 17, 18 составляет 0,2 мм. Винт 17, 18 снабжен головкой 19с осевой цилиндрической проточкой 20, в которую вставлен.

5 вал, жестко соединенный с подвижным якорем привода электромагнитного клапана. (Вал и якорь не показаны). Для жеской фиксации вала внутри проточки 20 в головке 19 имеются два винта 21. Губки 15 и 16 имеют по одному сквозному круглому отверстию.

сквозь которые пропущен направляющий стержень 22... о

Привод электромагнитного клапана содержит якорь 23 из магнитомягкого материала, который может вращаться вокруг оси 24, совпадающей с осью проточки 20 электромагнитного клапана 4. Якорь 23 может вращаться в цилиндрическом зазоре, образованном полюсами двух постоянных магнитов 25 и 26, на каждый из которых намотана обмотка 27 и 28. Концы обмотки 27, подсоединены к выходу формирователя 10 сигнала открывания электромагнитного клапана, концы обмотки 28 - к выходу формирователя 13 сигнала закрывания электро- магнитного клапана (точки 1, 2 и 3, 4 в блоке 4 на фиг. 2 и 4). Южные полюса магнитов 25 и 26 обозначены буквой S, северные - буквой N (фиг. 4).

На фиг. 5 показаны следующие времен- ные диаграммы: эпюры 1-5 - это кривые зависимости времени от напряжения, эпюра 6 - кривая количества жидкости, поступающей больному, - при этом эпюра 1 сигнал тактового генератора, Т - период тактового генератора; эпюра 2 - сигнал открывания клапана; эпюра 3 - срабатывание электромагнитного клапана; эпюра 4- выход усилителя-ограничителя.; эпюра 5 - сигнал открывания клапана; эпюра 6 - процесс каплеобразования. Время открыв -жия клапана (уровень 0,9 от амплитуды) составляет Гсраб 5-7 мс. Время закрывания клапана (до уровня 0,1 от номинала) составляет также тсраб. Интервал времени гкапли - время пролета капли от момента открытия клапана до момента срабатывания фотодиода.

Гкапли 20-25 МС.

Устройство работает следующим образом.

После того, как в объемную камеру 1 налито необходимое лекарство и объемная камера вместе с капельной камерой 2 закреплена в вертикальном положении (способ закрепления не показан), производится регулировка степени поджатия регулирующего устройства 5 при открытом клапане 4 - выставляется некоторая небольшая частота следования капель. После этого устройство подключается к источнику питания и по лим- бу тактового генератора 9 выставляется частота, соответствующая назначению врача (эпюра 1, фиг. 5). По переднему фронту положительного импульса тактового генератора 9 в формирователе 10 вырабатывается короткий испульс (эпюра 2, фиг. 5), который подается на электромагнитный клапан 4 и приводит к его срабатыванию - снятию пережима шланга 3. Временная диаграмма

(эпюра 3) срабатывания клапана показана на фиг. 5. Со сдвигом времени, равным Тсраб. образуется капля, которая пролетает в капельной камере 2 через участок, освещенный источником 6 света, и создает перепад освещенности на фотодиоде 11. В момент перепада освещенности фотодиод 11 выдает электрический сигнал, который усиливается усилителем-ограничителем 12. На выходе последнего вырабатывается сигнал (эпюра 4, фиг. 5), по положительному фронту которого запускается формирователь 13 сигнала закрывания электромагнитного клапана 4 (эпюра 5, фиг. 5). Сигнал закрывания поступает на клапаны 4, после чего со сдвигом Гсраб клапан 4 закрывает прос.вет шланга (задний фронт положительного импульса на эпюре 3, фиг. 5). Процесс образования капли отражен на эпюре 6 в виде положительного импульса.

Таким образом, за пер-иод тактового генератора Т образуется только одна капля, а стабильность частоты падения капель определяется стабильностью тактового генератора. Длительность фронтов на эпюрах 1, 2, 4 и 5 составляет несколько микросекунд, что примерно на три порядка меньше гсраб. Клапан пребывает в открытом состоянии не более 15-20 мс, т.е. с учетом фронтов длительностью Гсраб положительный импульс на эпюре 3 имеет длительность 25-35 мс. Отсюда возможное быстродействие устройства - до 1700 капель в минуту, что практически эквивалентно непрерывной струе. Экспериментально получена стабильность частоты каплеобразования не хуже 5 -10 ,

Электромагнитный клапан работает следующим образом.

При подаче сигнала открывания клапана (эпюра 2, фиг. 5) ток подается в обмотку

27через открытый транзистор VT5, обмотка

28при этом оказывается разомкнутой за счет запирания транзистора VT3. При этом якорь 23 поворачивается вокруг оси 24 и занимает положение, показанное на фиг. 4, замыкая накоротко магнитопровод магнита 25. Система приобретает состояние устойчивого равновесия (залипает) и после снятия тока из обмотки 27 надежно фиксируется в таком положении якоря. При подаче сигнала закрывания клапана (эпюра 5, фиг, 5) ток подается в обмотку 28 через открытый транзистор VT3, обмотка 27 оказывается разомкнутой за счет запирания транзистора VT5. Якорь 23 под влиянием более сильного магнитного поля электромагнита 26 с обмоткой 28 поворачивается вокруг оси 24 и замыкает накоротко магнитопровод магнита 26. Угол поворота определяется конструкцией и взаимным расположением полюсов магнитов 25 и 26 и составляет 60°. После снятия тока из обмотки 28 якорь оказывается в другом устойчивом положении (залипает).

Якорь 23 жестко связан с. валом, осью которого является ось 24, а вал жестко крепится в головке 19 с помощью винтов 21. Вместе с якорем 23 на угол 60° в обесторо- ны поворачивается винт 17и 18.- Вследствие разности шага резьб на . винт 17и18 губки 15 и 16 перемещаются вдоль своих резьб на разное расстояние. Поэтому заз.ор между губками изменяется при одном повороте на величину дифференциального хода губок. При подаче сигнала открывания (эпюра 2, фиг. 5) зазор между губками увеличивается и шланг 3 оказывается свободным от пережатия. При подаче сигнала закрывания клапана (эпюра 5, фиг. 5) зазор между губками 15 и 16 уменьшается до того, что шланг 3 оказывается пережатым в месте установки клапана 4. Каждый поворот головки 19 сопровождается звуком (электромагнитный клапан ритмично клацает при работе), который и является звуковым сигналом нормальной работы устройства в целом. Отсутствие звукового сигнала свидетельствует о неисправности и отсутствии капель.

Формула изобретения Устройство для стабилизации частоты капель в приборе для инфузии, включающее объемную камеру, соединенную с кэпельной камерой из оптически прозрачного материала, снабженную выходным шлангом, на котором размещены зажимное и регулирующее устройства, снаружи капельной камеры установлены каплечувствительный

датчик, состоящий из источника света, фотоприемника света, о тличающееся тем, что, с целью автоматической стабилизации частоты следования капель при длительном процессе инфузии, в него введены последовательно подключенные к первому входу загруженного устройства тактовый генератор и формирователь сигнала открывания и последовательно подключенные к второму входу зажимного устройства входом связанный с фотоприемником усилитель-ограничитель и формирователь сигнала закрывания, зажимное устройство выполнено в виде электромагнитного клапана, состоящего из двух губок, которые по

резьбовому соединению подвижно насажены на две, выполненные с разным шагом, части составного винта, жестко соединенного с якорем электромагнитной системы зажимного устройства, при этом тактовый

генератор выполнен с возможностью регулировки рабочей частоты.

Изобретение относится к медицинской технике, применяется для инфузии различных жидкостей в живой организм и позволяет автоматически стабилизировать частоту следования капель при длительном процессе инфузии. Эффек достигается введением в устройство, содержащее объемную камеру, капельную камеру из оптически прозрачного материала, выходной шланг, на котором размещены зажимное и регулирующее устройство и каплечувствительный датчик, последовательно подключенных к первому входу зажимного устройства тактового генератора и формирователя сигнала открывания, и последовательно подключенных к второму входу зажимного устройства усилителя-ограничителя и формирователя сигнала закрывания. Зажимное устройство выполнено в виде электромагнитного клапана, состоящего из двух губок, которые по резьбовому соединению подвижно насажены на две, выполненные с разным шагом, части составного винта, жестко соединенно-, го с якорем электромагнитной системы зажимного устройства. Тактовый генератор выполнен с возможностью регулировки рабочей частоты.5 ил. (Л

5

16

/8