Аппарат для сорбции из биологических жидкостей

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„,SU„„45447T

А1. „ (5ð 4 А 61 М 1/36 М 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

Фиг. T

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4119421/28-14 (22) 30.06.86 (46) 30.01.89. Бюл. У 4 (71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств по автоматизации горных машин "Автоматгормаш" (72) В.А.Антипов, В.А.Хараберюш, И.И.Штерн, В.Ф.Кудинов, M.Ë.Ãåøèêтор, Б.Я.Азрильян, А.Ф.Малеткин и А.А.Соболь (53) 615.475(088.8) (56) Лопухин Ю.M., Молоденков M.Н.

Гемосорбция. M. Медицина, 1978, с.259-261.

Универсальный аппарат для гемосорбции УАГ-01. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Паспорт АИ 5512.00.00ПС. М.: ВНИИИМТ, 1981. (54) АППАРАТ ДЛЯ СОРБЦИИ ИЗ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ (57) 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. Це " лью 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

1454477 насоса 6, датчик капель 7., блок аварийного отключения 8, переключатель режимов работы 9, переключатель структур гидросистемы 10, делители частоты 11.1, 11.2, 11.3 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, устройИзобретение 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 обеспе/ чение возможности комплексной сорбции путем пропускания жидкости через различные сорбенты в заданной последовательности, а также отключения любого сорбента в гроцессе сорбции.

Па фиг.1 изображена структурная блок-схема аппарата;. на фиг.2 структурная схема гидросистемы; на фиг.3 — принципиальная схема датчика капель; на фиг,4 — принципиальная схема реверсивного счетчика капель, . а фиг.5 — принципиальная схема управляемого делителя частоты с изменяемым коэффициентом деления;на фиг.б — схема блока аварийного отключения; на фиг.7 — схема датчика оборотоь насоса; на фиг.8 — схема переключателя режимов работы; на фиг ° 9 — схема переключателя струк- . тур гндрасистемы с шифратором и 10— таблица состояний входных и выходных шин шифратора.

Аппарат содержит перистальтический насос 1 регулируемой произво-. дительности, магистраль 2 забора крови, сорбционные колонки 3, магистраль 4 возврата крови, капельницу

5, датчик 6 оборотов насоса, датчик 7 капель, блок 8 аварийного отключения, переключатель 9 режимов ство 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. работы переключатель 10 структур гидросистемы, делители частоты

11.1, 11.2, 11.3 с изменяемым коэффициентом 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) .

10 Перистальтический насос 1 регулируемой производительности для принудительной циркуляции собираемой жидкости содержит собственно насос,электропривод,пусковую аппарату15 ру и регулятор производительности.

Гидросистема (фиг.2) состоит из входных 19 и выходных 20 тройников, электрогидроклапанов 21, сорбционных колонок 3, уголков 22. Входные

20 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.

Каждый тройник 19 магистрали забора жидкости через электрогидроклапаны 21 магистрали забора подключен первым входом к перистальтическому насосу 1,выходом к входу

30 сорбционной колонки 3, каждый тройник 20 магистрали возврата подключен входом к выходу сорбцио«ной колонки

3 и первым выходом через первый электрогидроклапан 21 магистрали возврата к капельнице 5. Вторые выходы тройников 20 предыдущей колонки соединены через вторые электрогидроклапаны 21 магистрали возврата со вторыми входами тройников 19 последующей колонки, образуя кольцевую

l 454477 систему тройников и электрогидроклапанов. Управляющие входы электрогидроклапанов подключают к соответствующим выходам блока выходных устройств 14 (на фиг.2 показаны стрел5 ками) .

Сорбционные колонки 3 (фиг.! 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, выдающий информацию о каждой капле жидкости, прошедшей через капельницу

5, в виде прямоугольного электрического импульса. На фиг.3 в качестве 25 примера технической реализации приведена схема датчика капель, содержащего источник питания 23, излучатель 24, светочувствительный элемент

25, капельницу 26, формирователь сиг-З0 налов (прямоугольных импульсов) 2?, 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

40 от излучателя 24 рассеивается, светочувствительный элемент 25 переходит в непроводящее состояние, на выходе формирователя 27 напряжение изменяется скачком-формируется прямо45 угольный импульс, длительностью равный времени прохождения каплей створа между излучателем 24 и све точувствительным 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 «ерез данную сорбционную колонку 3.

Число счетчиков капель равно числу сорбционных колонок. Так как счетчики считают не капли, а число импульсов, появляющихся на вь .ходе датчика капель, в качестве счетчиков капель применены обычные реверсивные счетчики. Применение реверсивных счетчиков позволяет в прямом счете использовать счетчики для регистрации объема сорбируемой жидкости, а в обратном — объема промывки.

На фиг.4 представлена схема реверсивных счетчиков, выполненная на

HIK 561 серии. Вход С вЂ” счетный вход, а выход +1 — реверсивный (— 1 — реверс).

Объемы капель различных жидкостей различны. Поэтому одинаковое количество капель соответствует различным объемам сорбируемой жидкости (кровь, лимфа, плазма). Также различную информацию несут считываемые импульсы при различных структурах 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 жидкости 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 вЂ” управляющие входы. Делители могут быть выполнены на И1Е 561 серии.

Блок 8 аварийного отключения предназначен для контроля непрерывности потока сорбируемой жидкости и выда14544 чИ аварийного сигнала о прерывании потока. Контроль производится посредством измерения времени между прямоугольными импульсами на выходе датчика 7 капель, В блоке 8 имеется счетный вход, вход сброса и выход (фиг.6). При прохождении жидкости через датчик 7 капель íà eã".î выходе г1оявляется логическая единица, кото ая "сбрасывает" счетчик блока 8 по

ыходу R. В промежутке между двумя аплями на выходе датчика капель входе R счетчика) появляется логичекий нуль. Счетчик считает импульсы, Проходящие на вход 2. Если за время пережду двумя каплями счетчик успеват заполниться, на его выходе появлятся логическая единица — аварийный сигнал . Если время прерывания потока превышает время заполнения счетчика — ситуация аварийная. На счетый вход 2 блока.8 аварийного отлючения подаются прямоугольные имульсы от датика 6 оборотов насоса (число импульсов пропорционально чис1 у оборотов). Если насос вращается, капель нет, значит,в системе заку орка или обрыв. Соединение второго, входа аварийного блока с датчиком 6 оборотов насоса, а первого — с датчиком 7 капель обеспечивает постоян,, ное 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 для преобразования числа обо40 ротов насоса 1 в прямоугольные импульсы.

77 через переключающий контакт — с минусом источника питания 18, вход датчика 7 капель через размыкаюший контакт соединен с минусом источника

5 питания 1d.

Г

В положении Имитация выход датчика 6 оборотов насоса через второй замыкающий контакт соединен со

10 входом датчика 7 капель, а реверсивные входы счетчиков 12 капель через переключающий контакт — с полюсом источника питания 18„

В режиме "Сорбция" вход датчика

7 капель соединен через размыкающий контакт с минусом, а реверсив ые входы датчиков 12 капель через переключающий контакт — с плюсом источника питания 18.

Переключатель 10 структур (фиг.1) предназначен для выбора структуры гидросистемы и задания в соответствии с выбранной структурой и типом сорбируемой жидкости коэффици25 ента деления частоты на делителях

11. Он представляет собой (фиг.9а) переключатель, имеющий столько положений, сколько необходимо задавать структур, и одно направление. Пере30 кл|очатель подключит одну из шин шифратора 13 (фиг.1) к плюсу источника питания 18 и выходы счетчиков 12 капель к соответствующим шинам шифратора 13.

Пример технической реализации датчика 6 оборотов насоса приведен на 45 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 Промывка выход дат- 55 чика 6 оборотов насоса через замыкающий контакт соединен со счетными входами делителей частоты 11, а реверсивные входы счетчиков 12 капель

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 с. руктур (вход N" 1) плюс количество выходов счетчиков капель (вход У 2) плюс выход блока 8 аварийного отключения (выход Р 3).

Количество выходов (выходных шин) равно числу электрогидроклапанов и насосов (выход Ф 1) плюс количе— ство управляющих входов делителей частоты 11 (выход Р 2) плюс входы блока индикации (выход 3).

Ва фиг.9 приведена таблица соединений диодной матрицы шифратора и пример ее схемной реализации. Шифратор содержит входные (вертикальные) и выходные (горизонтальные) шины. Выходные шины (каждая) выполне1454477

50 иы на двухвходовых элементах

ИЛИ-НЕ . Первые элементы, используемые как инверторы, выходом соединены с первыми входами вторых элементов, выходы которых являются вы5 ходами. шифратора.

Входы первого элемента,инвертора) — это выходные шины диодной матрицы включения, вторые входы второго элемента — выходные шины диодной матрицы выключения.

В исходном состоянии до задания режима работы и структуры на всех входах шифратора логические нули. Со- 15 ответственно, логические нули и на всех выходах шифратора.

При задании структуры на соответствующем входе (на фиг.9 - "параллельная структура ) появляется логи- 20 ческая единица. На соответствующих выходах шифратора появляются логические единицы, включающие соответствующие электрогидроклапаны (см. таблицу состояний), насос и устанавли- 25 вающие соответствующий структуре коэффициент деления на делителях часто ты.

При срабатывании третьего счетчика логическая единица появляется 30 на шинах счетчика 3 матрицы включения 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, 45 серийные элементы К1!09КТ23 (ключей I = 0 5 А, U = 50 В).

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

В зависимости от выбранной структуры гидросистемы и типа сорбируемой жидкости переключатель 10 структуры гидросистемы устанавливается в соответствующее положение. При этом на выходные шины шифратора 13 поступает логическая единица (от плюса источника питания 18) . На соответствующих выходах шифратора 13 появляются логические единицы, воздействующие на ключи блока выходных устройств 14 и управляющие входы делителей частоты 11. Каждый ключ включает соответствующий электрогидроклапан 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 реверсирующие входы счетчиков

12 капель через второй размыкающий 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 аварийного отключения — нули.

После включения перистальтического насоса 1 на выходе датчика 6 оборотов насоса появляются прямоугольные импульсы с частотой, пропорциональной 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 5. Каждый импульс сбрасывает счетчик в нуль. Считывание импульсов датчика 6 оборотов насоса производится в период между каплями. Одновременно каждая капля фик9 1454477 l0

Режим промывки. Задание режима промывки производится установкой переключателя 9 режимов работы в положение Промывка . При этом счетный вход делителей частоты 11 через первый замыкающий контакт нереключателя 9 режимов работы соединяется с выходом датчика 6 оборотов насоса, а реверсирующие входы счетчиков

12 соединяются с минусом источника питания 18 через переключающий контакт переключателя 9, переводя с етчики 12 в режим реверса. Па входе и выходе шифратора 13 — логи50

Сируется (считывается) делителями

«астоты 11. В зависимости от коэффициентов деления каждого делителя частоты 11 на их выходах появляются ло5

1 ические единицы, считываемые счетчиками 12 капель, которые ведут чет с наполнением. Их выходы содинены с входными шинами шифратора

13 и через шифратор 13 — с устрой- 10 твами, зависящими от формы отобраения информации блоком индикации 15.

После заполнения одного из счетиков 12 на его выходе появляется единица, попадающая на входные ши- 16 ны шифратора 13. Иа соответствующих ,выходах шифратора 13 изменяются сиг,налы, воздействующие на ключи бло ка выходных устройств 14 и управляющие входы делителей частоты 11. Из- 2О 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) про цессс сорбции прекращается: выключа ется перистальтический насос 1, за крываются все электрогидроклапаны, .",О

) 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 появляется логическая единица, которая попадает в шифратор 13 и отключит перистальтический насос 1 и все электрогидроклапаны гидросистемы. На блоке индикации 15 появляется сигнал аварии.

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

Переключатель 10 структуры гидросистемы также устанавливается в положение "Промывка", При этом на входных шинах и соответствующих выходах шифратора 13 появляются логические единицы, устанавливающие структуру гидросистемы с параллельно включенными сорбционными колонками, соогветственные коэффициенты деления делителей частоты 11 и включающие перистальтический насос

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 "Сорб-!! ция

Режим имитации. Задание. режима имитации производится установкой переключателя 9 режимов работы в положение "Имитация . При этом выход датчика 6 оборотов насоса через замыкающий контакт переключателя 9 соединяется с входом датчика 7 капель. kla входе и выходе шифратора

13 — логические нули. Все электрокпапаны магистралей забора и возврата закрыты, перистальтический насос 1 выключен.

Переключатель 10 структуры гидросистемы также устанавливается в режим Имитация1 . При этом на входных шинах и вьгходе шифратора 13, управляющего перистальтическим насосом 1, появляется логиче :кая единица, насос включается.

На выходе датчика 6 оборотов насоса появляются прямоугольные импульсы с частотой, пропорциональной скорости вращения насоса. Эти им1\ ае пульсы, как и в режиме Сорбция и Промывка, попадают «а счетный вход блока 8 аварийного отключения и считываются им.

В режиме Имитация жидкость через гидросистему не проходит, ио на выходе датчика 7 капель появля— ются прямоугольные импульсы с частотой, равной частоте на выходе датчика 6 оборотов насоса, так как выход последнего соединен - врез замь 1454477

Аппарат для сорбции иэ биологических жидкостей, содержащий гидравлическую систему, состоящую из магистралей забора и возврата жидкости с тройниками, последовательно 25 соединенных насоса регулируемой производительности, сорбционной колон— ки, капельницы, и электрическую систему, состоящую из источника питания и средств индикации, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью .обеспечения возможности комплексной сорбции путем пропускания жидкости через различные сорбенты в заданной последовательности, а также отключения любого сорбента в процессе сорб35 ции, гидросистема содержит дополнительные сорбционные колонки и электрогидроклапаны в магистралях забора и возврата жидкости, электрическая система содержит переключатель режимов работы, переключатель струк- тур гидросистемы с шифратором, датчики капель и оборотов насоса, блоки выходных устройств и аварийного

45 отключения, .счетчики капель, делитель частоты с изменяемым коэффициентом деления, причем количество счетчиков и делителей совпадает с кации, 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 электрогидроклапанов, каждый тройник магистрали забора соединен первым входом с электрогидроклапаном магистрали забора, вторым входом — с вторым электрогидроклапаном магистрали возврата, а выходом — с сорбционной колонкой, каждый тройник магистрали возврата соединен входом с сорбцпонной 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 электрогидроклапа40 нов кающий 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, плаз-. мы, 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 изобретения количеством сорбционных колонок, а 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 блока 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 через первый, второй и третий входы соответственно с управляющими входами делителей частоты с изменяемым коэффициентом деления, входом блока выходных устройств и входом блока инди1454477

БВУ- блок Ьыходных усерой

Упрабляющце

8raAi

1454477

Риг. 7

1454477

«ейеключо оель @прикщу

Ф

@Ф

gf-параллельное дключение колонок @7 4Я St-аоо еаойглельг х бключение колонок

7облица састояний бхадйых и быладныл шин ширратара

Фиг.70

Составитель О.Кабанов

Редактор Н.Горват Техред М.Ходанич Корректор И Иуска

Заказ 7376/11 Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4