Устройство для внутривенного вливания нескольких лекарственных растворов Советский патент 1992 года по МПК A61M5/20 

Известна система (2) для внутривенного вливания больному нескольких препаратов с программируемыми скоростями, объемами и последовательностью подачи лекарственных растворов. Переключение потоков в этой системе осуществляется с помощью кассеты, включающей в себя диафрагмен- ный насос с клапанами для подвода вливаемых жидкостей. Возврат к вливанию любой из предыдущих жидкостей возможен только путем перестановки флаконов на штативе вручную итги перекоммутации входных портов также вручную.

Кроме того, недостатком этой системы является сложность конструкции кассеты и толкателей, а также необходимость точной регулировки механизма с толкателями.

Наиболее близким является устройство (3) для автоматического последовательного внутривенного вливания двух различных жидкостей с помощью у-образной установки, снабженной устройством управления капельницей, расположенной ниже узловой точки. В этом устройстве переключение потоков осуществляется односторонним пропускающим клапаном, установленным в первичной ветви, и зажимом, установленным во вторичной ветви. Односторонний пропускающий клапан обеспечивает переливание жидкости от разветвителя ко второму контейнеру. Жидкость, вытекающая из первого флакона, перекрывает клапан, расположенный в соединительной трубке, ведущей от второго флакона к узловой точке. После опорожнения первого флакона клапан открывается и жидкость второго флакона начинает автоматически поступать в узловую точку.

Недостатком прототипа являются его ограниченные терапевтические возможности, связанные с тем, что вливание лекарственных растворов может осуществляться только в строго заданной последовательности, определенной высотой подвески флаконов на штативе относительно разветвителя. В случае необходимости вернуться к повторному вливанию предыдущего раствора переключение устройства можно осуществить только вручную.

Кроме того, недостатком прототипа является смешение остатка первичной жидкости и вторичной жидкости в процессе вливания вторичной жидкости, что в ряде случаев недопустимо.

Цель изобретения - расширение терапевтических возможностей путем обеспече- ния автоматического вливания лекарственных растворов в любой последовательности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для внутривенного вливания нескольких лекарственных растворов, содержащем штатив, с установленными на

нем по меньшей мере двумя сообщающимися с атмосферой флаконами, связанными соединительными трубками с переключателем потоков, соединенным со шприцевым насосом, имеющим привод и систему управ0 ления, введены приводы для осуществления возвратно-поступательного движения флакона по штативу. На штативе закреплены ролики выше разветвителя и конечные выключатели, расположенные на уровне ис5 ходного положения флаконов и выше ролика и ниже разветвителя, а также конечные выключатели начального и конечного положения плунжера шприцевого насоса. Переключатель потоков выполнен в виде разветвителя с накопительной емкостью,

0 соединенного с атмосферой, имеющего входные порты по числу флаконов, выходной порт, соединенный трубкой со входом шприцевого насоса, и сливкой порт, соединенный со сливной трубкой, на которой

5 установлен клапан. Каждый входной порт связан с соответствующим флаконом соединительной трубкой, огибающей соответственный ролик. Каждый флакон размещен между соответствующим роликом и развет0 вителем. При этом входы конечных выключателей флаконов соединены с первой группой входов и выходы конечных выключателей начального и конечного положения плунжера шприцевого насоса - со второй

5 группой входов системы управления, первый выход которой связан с управляющим входом привода насоса, второй выход - управляющим входом клапана, а третья группа выходов - с управляющими выходами

0 приводов флаконов. Объем разветвителя больше объема шприцевого насоса. Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 - принципиальная схема устройства для внутривенного вливания не5 скольких лекарственных растворов; на фиг.2 - пример выполнения устройства при реализации переключателя потоков на унифицированных элементах; на фиг.З - блок- схема управления устройства; на фиг.4 0 блок-схема алгоритма работы устройства.

Конструкция устройства и его работа будут рассмотрены на примере вливания четырех лекарственных жидкостей.

Устройство для внутривенного влива5 ния (фиг.1) нескольких растворов состоит из штатива 1, на котором на держателе 2 установлены на исходном уровне а четыре флакона 3 с лекарственными жидкостями. Флаконы 3 сообщаются с атмосферой с помощью отводной трубки 4. Последовательность переключения жидкостей осуществляется по заданной программе с помощью переключателя потоков. Переключатель потоков выполнен в виде разветвителя 5 с накопительной емкостью, установленного на уровне в, находящемся ниже уровня а. Один из портов разветвителя 5 соединен с атмосферой с помощью трубки 6. Раз- ветвитель 5 имеет входные порты, количество которых равно числу вливаемых жидкостей. Каждый входной порт разветвителя 5 с помощью соединительной трубки 7, огибающей ролик 8, установленный на штативе 1 на уровне б выше уровня а, соединен с соответствующим флаконом 3. Разветвитель 5 имеет сливной порт, связанный соединительной трубкой 9 со сливной емкостью 10. Соединительная трубка 9 пережата клапаном 11, представляющим собой зажим с электромагнитным приводом. Выходной порт разветвителя 5 соединен трубкой 12 со входом шприцевого насоса 13, имеющим привод 14. Насос 13 выполняет две основные функции: обеспечивает забор лекарственного препарата в шприц из магистрали переключателя потоков и введение лекарственного препарата в сердечнососудистую систему пациента. Для выполнения указанной функции насос-13 содержит приводной механизм, состоящий из исполнительного электродвигателя, редуктора, винтовой пары и шприца с впускно-выл ускающим клапаном, Электропривод 14 насоса 13 может быть выполнен, например, в соответствии с а.с. СССР № 1471275, Н 02 Р 5/06, а алгоритм работы последнего по а.с. № 1464042, с 01F 11 /00. Флаконы 3 снабжены приводом 15. Привод 15 состоит из исполнительного электродвигателя, редуктора и винтовой пары с кареткой, служащей для закрепления на ней держателя 2 флакона 3 с лекарственным препаратом. Привод 15 обеспечивает возможность перемещения флакона вверх и вниз по штативу 1 выше ролика 8 и ниже разветвителя 5 до конечных выключателей 16, установленных соответственно выше уровня б и ниже уровня в, а также на уровне а. В качестве конечных выключателей может быть использован контактный выключатель, магнитоуправляемый контакт или оптронная пара с открытым световым каналом. Аналогичные конечные выключатели 17 установлены в шприцевом насосе 13, фиксирующие конечное и начальное положение плунжера. Выходы конечных выключателей 16 и 17 соединены соответственно с 1 и 2 выходами системы управления 18. Первый выход сис.емы управления соединен с управляющим входом привода насоса 13, второй выход - с управляющим входом клапана 11, третий выход соединен с управляющим входом приводов

15 флаконов 3.

Система управления 18 представляет собой вычислительный комплекс, работающий по заданной программе, определяемой состоянием больного.

В соответствии с фиг.З система управления содержит пульт ввода данных (ПВД) 1, соединенный по шине данных с микро- ЭВМ2, первый выход А устройства вволз- вывода которой соединен с входом данных

первого блока сопряжения (БС1) 3. Второй выход В микро ЭВМ2 соединен с входом данных блока временных интервалов (БВИ)4. Третий выход С - со входом данных второго блока сопряжения (БС2)5. Первый и

второй выходы БВИ 4 соединены со входами соответственно первого 5СЗ и второго БС5. Выходы блока 5 соединены со входами согласующих усилителей 6 (с Ут по Уп, где л - количество приводов для перемещения

флаконов) сигналов управления приводами 15 (фиг.1) смены лекарственных препаратов и входом усилителя 7 сигналов управления электромагнитным зажимом. С выходов усилителей 6 сигнал поступает на управляющий вход привода 15 (фиг.1). В приводах

15(фиг,1) смены лекарственных препаратов установлены датчики фиксированных положений (конечные выключатели 16 (фиг.1)), сигналы с которых поступают на входы блока 5. В этом блоке под действием сигналов с выхода БВИ4, выходного кода микро- ЭВМ2 и сигналов конечных выключателей

16(фиг.1) вырабатываются сигналы управления приводами 15 (фиг.1) и сигнал управления электромагнитным зажимом 11 (фиг.1). Выходы БСЗ соединены с первым входом блока управления приводом (БУП)8, с выхода которого сигнал поступает на вход привода шприцевого насоса 13 (фиг.1). На

второй вход блока 8 поступает сигнал скоростной обратной связи (СОС) с привода шприцевого насоса. В БСЗ под действием сигналов датчиков фиксированных положений (конечные выключатели 17 (фиг.1)) вырабатывается сигнал прерывания (ЗПН), который поступает на входы запросов прерываний микро-ЭВМ2. Один из выходов микро-ЭВМ2 соединен с цифровым дисплеем 9 (ЦД), на котором индицируются параметры работы прибора, которые вводятся в микро-ЭВМ с клавишного ПВД1.

Состав и функции составных частей системы управления.

ПВД(1) - клавишный пульт ввода параметров режимов работы и команд управления;

микро-ЭВМ(2) - содержит центральный процессор на основе микропроцессора КР- 580, элементов формирования управляющих сигналов, блоков ОЗУ и ПЗУ, устройства ввода и вывода и буферных блоков, а также контроля прерываний и дешифратора адреса;

БС1(3)-служит для управления привода насоса. Обеспечивает преобразование цифровой формы информации с выхода микро- ЭВМ в аналоговый сигнал, содержит ЦАП, дешифратор кодов и элементы формирования запросов прерывания;

БВИ(4) - вырабатывает требуемые временные интервалы для формирования временной программы работы устройства, содержит программируемые таймеры, буферные элементы, дешифраторы и блоки формирования запросов прерывания;

БС2(5) - второй блок сопряжения служит для управления приводами перемеще- ния флаконов с лекарственными средствами. Содержит

- триггеры (по три на каждый привод) для обработки сигналов с выходов датчиков фиксированных положений (конечных выключателей), элементы памяти, например, счетчик импульсов, дешифраторы и формирователь сигнала запроса прерывания;

У1...Уп (6),

УС(7), БУП(8) - согласующие усилители для усиления аналоговых сигналов с выходов блоков сопряжения 3 и 5 для согласования их с входами приводов насоса и перемещения флаконов и с входом электромагнитного зажима.

После запуска устройства в работу, микро-ЭВМ производит необходимые арифметико-логические операции и по заложенной в его постоянной памяти программе вырабатывает на своих выходах А, В и С соответствующие цифровые комбинации. При этом через выход А выводится код, соответствующий величине скорости инъекции, через выход В - код, соответствующий длительности задаваемых временных интервалов, а через выход С - код, соответствующий типу вводимого лекарственного препарата, а также приказ на включение электромагнитного зажима для слива остатка лекарственного препарата из магистрали переключателя потоков.

На фиг.2 приведен второй пример реализации устройства, в котором переключатель потоков выполнен в соответствии с формулой изобретения из унифицированных элементов.

Отличие этого варианта выполнения заключается в том, что разветвитель с накопителем разделен на две части, соединенные между собой трубками 12, и включающий в

себя унифицированные разветвители 5, имеющие входные порты, связанные соединительными трубками Т, огибающими направляющие ролики 8, с соответствующим флаконом 3, выходной порт, связанный сое0 динитепьной трубкой 12 со входом шприце- вого насоса 13, и сливной порт, связанный сливной трубкой 11 с емкостью 10. Каждый разветвитель 5 связан с атмосферой через накопительную ем 1сть 19. Все остальные

5 элементы устройства и система управления выполнены аналогично фиг.1. Переключатели потоков на фиг.1 и 2 являются эквивалентными, т.к. выполняют ту же функцию с тем же результатом, но отличаются конструк0 тивным выполнением.

Перед началом работы вручную производят предварительную операцию подготовки устройства к автоматическому режиму работы.

5В исходном положении флаконы 3 установлены в держателях 2 на штативе 1 на уровне а. Сливная труба 9 пережата электромагнитным зажимом 11 (клапан закрыт). В исходном положении жидкости в соедини0 тельных трубках 7 на участках между флаконом и роликом находятся на одном уровне с жидкостью соответствующего флакона 3. Во всей остальной магистрали переключателя потоков находится воздух. Затем флакон 3 с

5 первичной жидкостью (нажатием кнопки управления приводом, входящей в систему управления 18) с помощью привода 15 перемещают по штативу 1 выше уровня б до конечного выключателя 1 б. При этом пер0 вичная жидкость из поднятого флакона под действием гидростатического давления проходит через участок трубки 7, огибающий ролик 8, и начинает заполнять магистраль переключателя. При достижении

5 конечного выключателя 16 флакон с первичной жидкостью возвращается в исходное положение на уровень а, при этом идет дальнейшее заполнение магистрали первичной жидкостью. В каждой соединитель0 ной трубке 7 (на участке между роликом и разветвителем) трех остальных флаконов между первичной и остальными жидкостями образуется воздушная пробка, отделяющая остальные жидкости от первичной жидкости

5 в магистрали. С помощью привода 14 насоса 13 (нажатием кнопки управления приводом) из разветвителя 5 производят забор первичной жидкости в шприц, осуществляют его двухкратную прокачку с целью удаления воздуха из шприца.

Затем флакон 3 с первичной жидкостью с помощью привода 15 (нажатием кнопки управления приводом) опускают ниже уровня в до конечного выключателя. При этом происходит разрыв струи в соединительной трубке 7 на участке между флаконом с первичной жидкостью и развет8ителем и таким образом отключается первичная жидкость от разветвителя. С помощью привода 15 возвращают флакон 3 с первичной жидкостью на исходный уровень а На этом подготовка устройства к работе завершается и система подключается к пациенту. Далее внутривенное вливание производят в автоматическом режиме по заданной программе в зависимости от состояния больного.

Цикл работы устройства в автоматическом режиме осуществляется в следующей последовательности: управляющая система 18 выдает команду на подъем флакона 3 с первичной жидкостью с помощью привода 15 выше уровня б до конечного выключателя 16. При этом начинается Заполнение магистрали потоков первичной жидкостью. При достижении флаконом 3 конечного переключателя 16 флакон с первичной жидкостью возвращается на исходный уровень а. При этом идет дальнейшее заполнение магистрали первичной жидкостью. В каждой соединительной трубке 7 трех осталь- ных флаконов между первичной и остальными жидкостями образуется воздушная пробка, отделяющая каждую из остальных жидкостей от первичной жидкости в магистрали. Система управления 18 включает шприцевой насос 13, производится инъекция первичной жидкости с заданной длительностью и скоростью вливания.

Во время забора последней порции первичного раствора в шприц система управления 18 включает привод 15 первичного флакона, и флакон с первичной жидкостью опускается ниже уровня в до конечного выключателя. При нахождении первичного флакона ниже уровня в первичная жидкость, находящаяся в магистрали, начинает перетекать в первичный флакон, находящийся ниже уровня в до тех пор, пока жидкость в магистрали не дойдет до уровня а. После чего происходит разрыв струи в соединительной Урубкэ 7 на участке между флаконом 3 и разветвителем 5, таким образом первичная жидкость отключается от разветвителя. После чего с помощью системы управления 18 открывается электромагнитный клапан 11 и производится слив остатка первичной жидкости из магистрали. При достижении флаконом с первичной жидкостью конечного выключателя, расположенного ниже уровня в система управления выдает команду приводу флакона на возвращение флакона с первичной жидкостью в исходное положение (уровень а). Система управления 18 закрывает клапан

11. Магистраль полностью освобождена от первичной жидкостей система готова для подключения вторичной жидкости.

Система управления 18 выдает команду на включение привода 15 для подъема фла0 кона 3 со вторичной жидкостью выше уровня б. Вторичная жидкость по трубке 7 переходит участок этой трубки, который огибает ролик 8. Начинается заполнение магистрали переключателя потоков вторичной

5 жидкостью, а флакон со вторичной жидкостью опускается на уровень а, происходит полное заполнение магистрали потоков вторичной жидкостью и далее система рзботг- ет по вышеописанному циклу для первичной

0 жидкости. После освобождения магистрали от вторичной жидкости аналогично происходит подключение к системе и вливание жидкости из любого оставшегося флакона в последовательности, предусмотренной

5 программой вливания, включая возможность возврата и вливания любой из предыдущих жидкостей.

Вышеописанный автоматический режим работы системы происходит по алго0 ритму, блок-система которого представлена на фиг.4, где блок 1 - преобразование номера лекарственного средства Л С следующего рабочего интервала (РИ) Ni+i:Ni+i, где NI - номер ЛС текущего РИ, Ni-ц - номер /1C

5 следующего РИ.

Преобразование номера ЛС производится по следующим правилам: NI - 1 Nfi 1 N2 2 N2 3

0 N3 3 N3 5 N4 4 N4 7:

блок 2 - опрос счетчика перемещения флакона с Л С(М); блок 3 - М -

5 блок 4 - движение привода соответствующего флакона вверх;

блок 5 - флакон достиг верхнего положения ;блок 6-М : М + 1;

0 блок 7 - движение привода флакона вниз; блок 8 - флакон достиг среднего положения; блок9-М : М + 1;

блок 10 - остановка привода флакона; блок 11 - включение обратного счетчика

5 времени Три рабочего интервала; блок 12 - производство инъекции; блок 13- блок 14 - прекращение инъекции; блок 15-Ni Ni + блок 16 - NI : NI +1;

блок 17 - движение привода флакона вниз; блок 18 - флакон достиг нижнего положения ;

блок 19-М : М + 1;

блок 20 - включение электромагнитного клапана слива;

блок 21 -движение привода флакона вверх; блок 22 - флакон достиг среднего положения ;блок 23-М : М + 1;

блок 24 - отключение привода флакона; блок 25 - отключение электромагнита клапана слива; блок 26 - NI + 1

блок 27 - вывод на вход схемы управления приводами.

В начале работы из памяти системы управления на вход управления приводами через блок начало вводится номер лекарственного средства. В первом блоке осуществляется преобразование номера Л С по заданным правилам (номер должен быть всегда нечетным числом), после чего во 2-ом блоке производится опрос счетчика перемещения флакона с ЛС, номер которого установлен для текущего интервала. Если показания счетчика (блокЗ) равны нулю, что соответствует началу работы и свидетельствует о том, что флаконы находятся в выключенном состоянии, то происходит переход к блоку 4, где выдается команда на подъем флакона в верхнее положение, достижение которого в блоке 5 приводит к переходу к блоку 6, где содержимое счетчика перемещений флакона увеличивается на 1, и в блоке 7 выдается команда на перемещение флакона вниз до среднего положения, достижение которого фиксируется в блоке 8 (т.е. в блоке 5 и 8 фиксируются моменты срабатывания конечных выключателей). После чего в блоке 9 содержимое счетчика перемещений флакона вновь увеличивается на 1 и флакон останавлирается (блок 10). Происходит переход к блоку 11, где производится обратный отсчет времени рабочего интервала, в течение которого происходит инъекция (блок 12). При этом флакон с ЛС находится в среднем положении. В блоке 13 производится фиксация момента окончания времени текущего интервала, после чего в блоке 14 фиксируется прекращение инъекции и осуществляется переход к блоку 1. В блоке 1 происходит преобразование номера ЛС по заданной программе (либо остается тот же тип лекарства), после чего во 2-ом блоке происходит опрос счетчика перемещения флакона с ЛС. Показание счетчика уже не равно нулю, поэтому происходит переход к блоку 15. В блоке 15 осуществляется сравнение номера ЛС для текущего и для

следующего интервалов. Если эта номера равны, т.е. тип ЛС в следующем интервале не меняется, то происходит переход к блоку 11. Если же в блоке 15 оказывается, что

номер Л С для текущего и следующего интервалов не равны, т.е. должна произойти смена типа Л С, то происходит переход к блоку 16, где в память контроллера вместо предыдущего вводится номер следующего

ЛС, а затем к блоку 17, где выдается команда на движение флакона с предыдущим Л С вниз до нижнего положения, достижение которого фиксируется в блоке 18, после чего увеличивается на 1 содержимое счетчике

перемещений флакона с Л С (блок 19) и включается электромагнитный клапан слива (блок 20) для освобождения разветвителя и системы гидромагистрали от остатков предыдущего ЛС. Затем происходит движение

флакона вверх (блок 21) до среднего положения, достижение которого фиксируется в блоке 22, после чего увеличивается на единицу содержание счетчика перемещения флакона (блок 23) и счетчик устанавливается

в нулевое положение. После этого флакон останавливается (блок 24) и отключается электромагнит клапана слива (блок 25). Затем в блоке 26 проверяется номер Л С следу- юшего интервала, и ее--и этот нсмер равен

нулю, т.е. следующее ЛС отсутствует, то работа устройства на этом заканчивается (блок Конец). Если же номер Л С не равен нулю, то происходит переход к бпоку 27, где выводится на вход схемы управления призодзми перемещения флаконов команда и происходит переход к блоку 4, с которого повторяется действие по включению флакона с новым ЛС,

Фор мула из обретения

Устройство для внутривенного :-,лива- ния нескольких лекарственных растворов, содержащее штатив с установленными на нем по меньшей мере двумя сообщающимися с атмосферой флаконами, связанными соединительными трубками с переключателем потоков, соединенным со шприцевым насосом, имеющим привод и систему управления, отличающееся тем, что, с целью

расширения терапевтических возможностей путем обеспечения автоматического вливания лекарственных растворов в любой последовательности, в него введены приводы для осуществления возвратно-поступательного движения флаконов по штативу, ролики, закрепленные на штативе выше разветвителя, конечные выключатели, расположенные на штативе на уровне исходного положения флаконов выше ролика и ниже разветвителя, а также конечные выключатели начального и конечного положения плунжера шприцевого насоса, при этом переключатель потоков выполнен в виде разветвителя с накопительной емкостью, соединенного с атмосферой и имеющего входные порты по числу флаконов, выходной порт, соединенный трубкой с входом шприцевого насоса, и сливной порт, соединенный со сливной трубкой, на которой установлен клапан, каждый входной порт связан с соответствующим флаконом соединительной трубкой, огибающей соответствующий ролик, а каждый флакон размещен

между соответствующим роликом и развет- вителем, при этом выходы конечных выключателей флаконов соединены с первой группой входов, выходы конечных выключателей начального и конечного положения плунжера шприцевого насоса - с второй группой входов системы управления, первый выход которой связан с управляющим входом привода насоса, второй выход - с управляющим входом клапана, а третья группа выходов - с управляющими входами приводов флаконов, при этом обьем разветвителя больше объема шприцевого насоса.

L

Фиг.1

18

17 13 Щ

Фиг.З

к приводу флаконов

Фиг. 4