Аппарат для сорбции из биологических жидкостей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 09) (11) щ 4 А 61 М О НИЕ ИЗ ЕНИЯ с с(54)ЧЕСКИХ57 И БЦИИ ИЗ БИОЛОГИм ед средст- дкостей у средств шин "Авто ств, таци иях. Це еспечеч утем проедовательчными ние ержит улируе- с гистраль ные колонидкостиротов Фиг 1 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное обънекие по созданию и выпускпо автоматизации горных маматгормаш"(56) Лопухин Ю.М., Молоденков М.НГемосорбция. М.: Медицина, 1978,с.259-261,Универсальный аппарат для гемосорбции УАГ, Техническое описание и инструкция по эксплуатации.Паспорт АИ 5512.00.00 ПС. М.: ВНИИ1981. АППАРАТ ДЛЯ СОРЖИДКОСТЕЙ( ) зобретение относится цинской технике, а именно к вам очистки биологических ж пациентов от токсических ве и может быть использовано в нарных и амбулаторных услов лью изобретения является об ние возможности комплексной ки биологической жидкости п пускания ее в заданной посл ности через колонки с разли сорбентами, а также отключе бой из колонок, Аппарат сод перистальтический насос рег мой производительности 1,ма забора жидкости 2, сорбцион ки 3, магистраль возврата ж 4, капельницу 5, датчик обо1454477 ЙВРВфинамль Оооукщу 1-паоаллекьное дключениеаююн б 1-Поглеоооопельное оключение наюмунЯа.У 7 ьблоца состояно шцн шоррагпаро хадйыг и быходныл Фиг.то витель О.Кабанов д М.ХоданичСо Те Корректор И.МУска актор Н,Го Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ ССаушская наб., д, 4/5 Тираж 527енного комитета по и 13035, Москва, Ж,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 737611ВНИИПИ Государс нз и 2 н1454477 насоса 6, датчик капель 7 блок аварийного отключения 8, переключательрежимов работы 9, переключательструктур гидросистемы 10, делителичастоты 11.1, 11.2, 11.3 и счетчикикапель 12. 1, 12.2, 12.3, число которых равно количеству сорбционныхколонок, шифратор 13, блок выходныхустройств 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.На 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; ка 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 - схемапереключателя 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, источникпитания 18, Изобретение позволяетосуществлять очистку биологическихжидкостей при пропускании их черезколонки с различными сорбентами,соединенными последовательно, параллельно или смешанным способом,и отключении любой из колонок в любой момент времени. работы, переключатель 10 структургидросистемы, делители частоты11,1, 11,2, 11.3 с изменяемым коэффициентом деления, счетчики капель12,1, 12,2, 12.3, шифратор 13,блоквыходных устройств 14 блок индикации 15, устройство забора 16 и возврата 17 жидкости, источник питания18 (Фиг.1) .10 Перистальтический насос 1 регулируемой производительности для принудительной циркуляции собираемойжидкости содержит собственно насос,электропривод,пусковую аппарату 15 ру и регулятор производительности,Гидросистема (фиг,2) состоит извходных 19 и выходных 20 тройников,электрогидроклапанов 21, сорбционных колонок 3, уголков 22, Входные20 и выходные тройники отличаются лишьместом их подключения в гидросеть.Входные тройники имеют два входа иодин выход, а выходные - два выходаи один вход,25 Каждый тройник 19 магистрали забора жидкости через электрогидроклапаны 21 магистрали забора подключен первым входом к перистальтическому насосу 1,выходом к входу30 сорбционной колонки 3, каждый тройник 20 магистрали возврата подключенвходом к выходу сорбционной колонки3 и первым выходом через первыйэлектрогидроклапан 21 магистрали возврата к капельнице 5. Вторые выходы тройников 20 предыдущей колонкисоединены через вторые электрогидроклапаны 21 магистрали возврата совторыми входами тройников 19 последующей колонки, образуя кольцевуюсистему тройников и электрогидроклапанов. Управляющие входы электрогидроклапанов подключают к соответствующим выходам блока выходных устройств 14 (на фиг.2 показаны стрел 5 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 при" ведена схема датчика капель, содержащего источник питания 23, излучатель 24, светочувствительный элемент 25, капельницу 26, формирователь сиг- ЗО 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 свет40 от излучателя 24 рассеивается, светочувствительный элемент 25 переходит в непроводящее состояние, на выходе формирователя 27 напряжение изменяется скачком-формируется прямо 45 угольный импульс, длительностью равный времени прохождения каплей створа между излучателем 24 и светочувствительным элементом 25. 50В 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 двигате" ля насосов можно проводить как в реальном масштабе времени, так и ускоренно. Счетчики капель 12 (Фиг.1) предназначены для регистрации количества (объема) жидкости, прошедшей через 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 ИГЖ 561 серии. Вход С - счетный вход, а выход +1 - реверсивный ( в- 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 - управляющие входы. Делители могут быть выполнены на И 1 Е 561 серии.Блок 8 аварийного отключения предназначен для контроля непрерывности потока сорбируемой жидкости и выда14544 чй 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 на его выходе появляется логическая единица, котоая "сбрасывает" счетчик блока 8 по ыходу К. В промежутке между двумя аплями на выходе датчика капель входе К 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 чис 1 у оборотов). Если насос вращается,капель нет, значит,в системе закуорка или обрыв. Соединение второго ,входа аварийного блока с датчиком 6 оборотов насоса, а первого - с датчиком 7 капель обеспечивает постоянное соотношение между числом капель й числом оборотов и позволяет автоматически контролировать непрерывность истока сорбируемой жидко- З 5 сти при любой производительности насоса, что повышает надежность работы устройства.Датчик 6 оборотов насоса предназначен для преобразования числа обо 40 ротов насоса 1 в прямоугольные импульсы. 77 через переключающий контакт - с минусом источника питания 18, вход датчика 7 капель через размыкающий контакт соединен с минусом источника 5питания 1 д,ГВ положении Имитация выходдатчика 6 оборотов насоса через второй замыкающий контакт соединен совходом датчика 7 капель, а реверсивные входы счетчиков 12 капельчерез переключающий контакт - с полюсом источника питания 18В режиме "Сорбция" вход датчика7 капель соединен через размыкающийконтакт с минусом, а реверсивпые входы датчиков 12 капель через переключающий контакт - с плюсом источника питания 18.Переключатель 10 структур (фиг.1)предназначен для выбора структурыгидросистемы и задания в соответствии с выбранной структурой и типом сорбируемой жидкости коэффици ента деления частоты на делителях11. Он представляет собой (фиг.9 а)переключатель, имеющий столько положений, сколько необходимо задаватьструктур, и одно направление. Переключатель подключит одну из шин шифратора 13 (фиг.1) к плюсу источникапитания 18 и выходы счетчиков 12капель к соответствующим шинам шифратора 13. Пример технической реализации датчика 6 оборотов насоса приведен на 45фиг.7. Он содержит тахогенератор,выход которого подключен к входуформирователя прямоугольных импульсов. Выход последнего является выходом датчика оборотов,Переключатель 9 режимов работы(фиг.1, 8) предназначен для выбораодного из трех режимов работы; промывка, сорбция, имитацияВ положении Промывка" выход датчика 6 оборотов насоса через замыкающий контакт соединен со счетнымивходами 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 структур (вход У 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 количество управляющих входов делителей частоты 11 (выход 9 2) плюс входы блока индикации (выход Р 3).На фиг.9 приведена таблица соединений диодной матрицы шифратора и пример ее схемной реализации. Шифратор содержит входные (вертикальные) и выходные (горизонтальнье) шины. Выходные шины (каждая) выполне -50 иы на двухвходовых элементахИЛИ-НЕ . Первые элементы, используемые как инверторы, выходом соединены с первыми входами вторых элементов, выходы которых являются вы 5ходами. шифратора,Входы первого элемента ,инвертора) - это выходные шины диоднойматрицы включения, вторые входы второго элемента - вьмодные шины диоднойматрицы выключения.В исходном состоянии до заданиярежима работы и структуры на всехвходах шифратора логические нули. Соответственно, логические нули и навсех выходах шифратора.При задании структуры на соответствующем входе (на фиг.9 - "параллельная структура ) появляется логическая единица. На соответствующихвыходах шифратора появляются логические единицы, включающие соответствующие электрогидроклапаны (см. таблицу состояний), насос и устанавливающие соответствующий структуре коэффициент деления на делителях частоты,При срабатывании третьего счетчика логическая единица появляется 30на шинах счетчика 3 матрицы включения и матрицы отключения,производя необходимые изменения в структуре гидросистемыи устанавливая не"обходимые коэффициенты деления, Втаблице состояний входных и вьмодных шин шифратора "+" соответствуетлогической единице, "-" - нулю.Блок выходных устройств 14 предназначен для включения (отключения) 40электрогидроклапанов и пусковойаппаратуры перистальтического насоса по сигналам шифратора 13; Вкачестве блока выходных устройств14 могут быть применены, например,серийные элементы К 109 КТ 23 (ключей 1 = 0,5 А, П = 50 В).Блок индикации 15 предназначендля индикации степени использованияили промывки сорбционных колонок,аварийной сигнализации и другой информации о работе устройства.Аппарат для сорбции из биологических жидкостей работает в режимахсорбции, промывки и имитации следующим образом,Режим сорбции. Задание режимасорбции производится установкой переключателя 9 режимов работы в положение Сорбция . При этом счетныи 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 б 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 б оборотов насоса производится в период между каплями. Одновременно каждая капля Фик 9 1454477 1 ОРежим промывки, Задание режима промывки производится установкой переключателя 9 режимов работы в по" пожение цПромывка . При этом счетный вход делителей частоты 11 через первый замыкающий контакт нереключателя 9 режимов работы соединяется с выходом датчика б 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, На входе и выходе шиФратора 13 - логи 50 Сируется (считывается) делителямичастоты 11. В зависимости от коэффициентов деления каждого делителя частоты 11 на их выходах появляются ло 1 ические единицы, считываемые счетчиками 12 капель, которые ведутсчет с наполнением. Их выходы содинены с входными шинами шифратора13 и через шифратор 13 - с устройтвами, зависящими от формы отобраения информации блоком индикации 15.После заполнения одного из счетиков 12 на его выходе появляетсяединица, попадающая ца входные шины шифратора 13. На соответствующихвыходах шифратора 13 изменяются сигналы, воздействующие на ключи блока выходных устройств 14 и управляющие входы делителей частоты 11. Изменяется структура гидросистемы икоэффициенты деления частоты делителей 11. Использованная: сорбционнаяколонка отключается без прерывания25процесса сорбции,После заполнения всех счетчиков12 (использования всех колонок) процессс сорбции прекращается: выключается перистальтический насос 1, за ,крываются все электрогидроклапаны, З 0на блоке индикации 15 появляется, сигнал окончания процесса,В случае обрыва или закупоркигидросистемы жидкость не проходитчерез капельницу 5, прямоугольныеимпульсы на выходе датчика 7 капельне возникают и не сбрасывают счетчик блока 8 аварийного отключениясчетчик заполняется, на его выходепоявля"тся логическая единицаф ко 40торая попадает в шифратор 13 и отключит перистальтический насос 1 ивсе электрогидроклапаны гидросистемы. На блоке индикации 15 появляется сигнал аварии.45 ческие нули. Все эпектрогидроклапаны магистралей забора и возврата закрыты, перистальтический насос 1выключен.Переключатель 10 структуры гидросистемы также устанавливается в положение "Промывка", При этом на входных шинах и соответствующих выходахшиФратора 13 появляются логическиеединицы, устанавливающие структуругидросистемы с параллельно включенными сорбционными колонками, соогветственные коэффициенты деленияделителей частоты 11 и включающиеперистальтический насосВ процессе промывки устройствозабора 16 должно быть соединено семкостью с промывочной жидкостью,а устройство возврата 17 - со сливом.Работа аппарата в режиме Промывцка" аналогична работе в режиме Сорбция",Режим имитации. Задание. режимаимитации производится установкойпереключателя 9 режимов работы в положение Имитация, При этом выходдатчика 6 оборотов цасоса через замыкающий контакт переключателя 9соединяется с входом датчика 7 капель. На входе и выходе шифратора13 - логические нули. Все электрокпапаны магистралей забора и возврата закрыты, перистальтическийнасос 1 выключен.Переключатель 10 структуры гидросистемы также устанавливается врежимИмитация . При этом на входных шинах и вьгходе шифратора 13,управляющего перистальтическим насосом 1 появляется логическая единица, насос включается.На выходе датчика 6 оборотов насоса появляются прямоугольные импульсы с частотой, пропорциональнойскорости вращения насоса. Эти им 11 тюпульсы, как и в режиме Сорбция иПромывка, попадают ца счетныйвход блока 8 аварийцого отключенияи считываются им,В режиме Имитация жидкость через гидросистему це проходит, цо на выходе датчика 7 капель появля - ются прямоугольные импульсы с частотой, равной частоте ца выходе датчика б оборотов насоса, так как выход последнего соединен врез замы1454477 20 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 щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности комплексной сорбции путем пропускания жидкости через различные сорбенты в заданной последовательности, а также отключения любого сорбента в процессе сорб 35 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 аварийного45 отключения, .счетчики капель, делитель частоты с изменяемым коэффициентом деления, причем количество счетчиков и делителей совпадает с кации, реверсивные входы счетчиковкапель через переключающий контактпереключателя режимов работы соединены с плюсом и минусом источникапитания, 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, авыходом - с сорбционной колонкой,каждый тройник магистрали возвратасоединен входом с сорбцпоннойколонкой, первым выходом через первый электрогидроклапан магистраливозврата - с капельницей, а вторымвыходом через второй электрогидроклапан магистрали возврата - с вторым входом тройника магистрали забора с образованием кольцевой системы тройников и электрогидроклапа 40 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 вход датчика капель через размяв;ве-,щий контакт переключателя режимовработы соединен с минусом источникапитания, выход датчика оборотов насоса соединен со считывающим входомблока аварийного отключения и через замыкающий контакт переключателя режимов работы - с входом датчика капель, выход датчика капельсоединен со сбрасывающим входом блока аварийного отключения и со счетными входами делителей частоты, которые соединены выходами со счетными входами счетчиков капель, выходыпереключателя структур, счетчиков капель и блока аварийного отключениясоединены соответственно через первый, второй и третий входы шифратора с его входными шинами, выходныешины 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 инди количеством сорбционных колонок, а нов