Терморегулирующее устройство к аппаратам искусственного кровообращения

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(51 А 61 F 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3642089/28-13 (22) 15.09.83 (46) 07.12.84-. Бюл. № 45 (72) А. И. Мелков, Н. А. Ульянов, Б. С. Бобров, В. Н. Туртанкин, М. С. Подоляк, А. В. Черепанов, А. В. Клочков, Э. А. Кабахидзе и А. А. Маяков (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (53) 615.475 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 538713, кл. А 61 F 7/12, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 240175, кл. А 61 F 7/00, 1967. (54) (57) ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОИСТВО. К АППАРАТАМ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ, содержащее полупроводниковую терм обата рею, схему

„„5U„„1127585 А 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 Е термобатцрее.

1127585

10

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к терморегулирующим устройствам для аппаратов искусственного кровообра щения 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 большое время подготовки устройства к работе, высокая инерционность поддержания и изменения температуры, большие 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 завышению 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 большого риска гипоксии.

Цель изобретения — исключение термического 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 пи15

55 тания термобатарей и насос, 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 термобатарее.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; 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 последовательно установленные блок 8 питания, соединенный с полупроводниковой термобатареей 9, подключенной к насос 10,и блок 11. При этом к четырем входам программного коммутатора 6 подключены: задатчик 2 перепада температур, задатчик 3 конечной температуры, 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

1 определяющей уровень охлаждения или согревания 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 автоматической 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 компараторе и реле, причем входы схемы 12 сравнения подключены к измерителю 4 температуры теплоносителя и задатчику 3 температуры, а выход к входу ключа 16. Входы схемы 13 сравнения соединяются с измерителем 4 температуры теплоносителя и измерителем 5 температуры крови, а выход соединен с входом схемы 14 сравнения, другой вход которой соединен с задатчиком 2 пере пара температуры, а выход подключен к

1127585 з ! входу ключа 16. Входы схемы 15 сравнения соединены с задатчиком 3 конечной температуры и измерителем 5 температуры крови. а выход соединен с ключом !6. 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 сигна- 10 ла, поступающего на его вход, например, с помощью компаратора и реле. Блок 8 питания выполнен в виде двух встречно вклю-. ченных тиристорных выпрямителей, что позволяет использовать его как для выпрямления сетевого напряжения и регулирования среднего тока через термобатарею 9, так и для инвертирования этого тока.

Устройство работает следующим образам.

Терморегулирующее устройство подключается через теплообменник аппарата искусственного кровообрашения 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 вход20

55 ного сигнала. С выхода регулятора 7 преобразованный сигнал в импульсной форме Ilocтупает на один из входов блока 8 питания, где осуществляется вып ря мление сетевого напряжения, а также регулирование среднего тока через полупроводниковую термобатарею 9 в зависимости от управляющих сигналов, поступающих с регулятора 7.

Питание полупроводниковой термобатареи 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 на заданный режим будет происходить тем быстрее, чем больший перепад температур задан задатчиком 2. На втором этапе осуществляется стабилизация температурного режима, при этом в программном коммутаторе 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, происходит регулирование температуры теплоносителя по сигналу рассогласования между задатчиком 3 конечной температуры и измерителем 4 температуры теплоносителя. На третьем этапе осуществляется процесс согревания. С помощью задатчика 2 перепада температур задается необходим ый 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 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 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 температуры теплоносителя, что приводит к завышению или занижению скорости процесса и возможности возникновения недопустимого температурного градиента между

1127585 грили

Составитель А. Макеев

Редактор Е. Лушникова Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 8777/3 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 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 управл ять устройством, что отвлекает его внимание от работы с аппаратом искусственного кровообращения.