Апарат штучного кровообігу

1. Апарат штучного кровообігу, що використовується для підтримування кровообігу шляхом прийняття на себе (частково або цілком) серцеволегеневої функції, який якнайменше складається з венозного резервуара 1, мікрофільтра 2, артеріального насоса 3, блока виміру тиску 4, теплообмінника 5, блока виміру температури 6, оксигенатора 7, оксиметра 8, артеріального фільтра 9, прохідного буфера крові 10, блока оптичного контролю стану крові 11, персонального комп'ютера 3 На сьогодні відомі наступні апарати штучного кровообігу: Відомий апарат штучного кровообігу [United States Patent № 5,882,325]. Даний апарат містить, щонайменше, одну венозну трубку, насос для нагнітання кров, оксигенатор, артеріальний фільтр, артеріальну трубку, а також трубкову систему, що забезпечує кровообіг, систему автоматичного управління і автономне джерело напруги. Задача винаходу полягає в тому, щоб зробити апарат штучного кровообігу простим в обігу. Недоліком відомого пристрою є те, що він не відповідає вимогам швидкої допомоги. Відомий мобільний апарат штучного кровообігу [Патент RU 2002114584]. Згаданий апарат містить, щонайменше, одну венозну трубку, насос для нагнітання кров, оксигенатор, артеріальний фільтр, артеріальну трубку, а також трубкову систему, що забезпечує кровообіг, систему автоматичного управління і автономне джерело напруги. Задача винаходу полягає в тому, щоб зробити апарат штучного кровообігу простим в обігу. З цією метою елементи, які забезпечують кровообіг, прийом біохімічних і фізіологічних сигналів і виконання команд управління, з одного боку, і елементи приводу і автоматичного управління, з іншого боку, розташовані в двох окремих модулях і можуть бути об'єднані для утворення одного функціонального блока обслуговуваного однією людиною. Відомий апарат штучного кровообігу [Патент RU 2261118]. Згаданий апарат містить, щонайменше, одну венозну трубку, насос для нагнітання крові, оксигенатор, артеріальний фільтр, артеріальну трубку, а також люлькову систему, що забезпечує кровообіг, систему автоматичного управління та автономне джерело напруги. Задача винаходу полягає в тому, щоб зробити апарат штучного кровообігу простим в обігу. З цією метою елементи, що забезпечують кровообіг, прийом біохімічних і фізіологічних сигналів і виконання команд керування, з одного боку, і елементи приводу і автоматичного управління, з іншого боку, розташовані в двох окремих модулях і можуть бути об'єднані для освіти одного функціонального блока. Технічний результат полягає у підвищенні зручності обслуговування однією людиною. Недоліком відомого пристрою є наявність насосної камери завтовшки 0,5 мм, через яку передається тиск від роликового насоса безпосередньо на кров для проштовхування її до артеріальної системи реципієнта, що призводить до безпосереднього механічного руйнування формених елементів крові, тобто гемолізу крові. Відомий більш досконалий мобільний апарат штучного кровообігу [Патент RU 2016583]. Пристрій містить роликовий насос, що приводиться в дію від електродвигуна, і об'ємну ємність для крові. Ємність для крові являє собою пластмасову ємність, розділену перегородками на функціональні відсіки: венозний, піногасительний, артеріальний (насосна камера), верхня частина якої виконує функції відстійника, нижня частина артеріального відсіку (нагнітальна камера) є безпосередньою частиною роликового насоса і виконана двошаровою, а порожнина між шарами заповнена повітрям і виконує роль демпфера. Задачею 63837 4 винаходу є зниження гемолізу крові за рахунок розширення зони дії зусиль роликового насоса на формені елементи крові. Усі перелічені відомі апарати штучного кровообігу мають спільний недолік - пошкодження формених елементів крові (в тій чи іншій мірі). З метою контролю цього та інших важливих параметрів штучного кровообігу було поставлено задачу забезпечити розроблюваний апарат блоками зворотного зв'язку за станом формених елементів крові та інших домішок. Виходячи з існуючих конструкцій апаратів штучного кровообігу, задачею корисної моделі є підвищення ефективності штучного кровообігу за рахунок контролювання такого параметру, як ступінь агрегації крові під час роботи АШК. Для вирішення поставленої задачі було розроблено АШК, основні блоки якого представлені на фіг. 1 (блок-схема апарату для штучного кровообігу). Апарат складається з наступних основних блоків: венозний резервуар 1, мікрофільтр 2, артеріальний насос 3, блок виміру тиску 4, теплообмінник 5, блок виміру температури 6, оксигенатор 7, оксиметр 8, артеріальний фільтр 9, прохідний буфер крові 10, блок оптичного контролю стану крові 11, персональний комп'ютер 12, блок керування насосом 13, блок керування теплообмінником 14, мікроконтролер 15, блок сигналізації 16, блок відображення інформації 17, блок введення інформації 18 та автономний блок живлення 19. Блоки 1, 2, 9, 10 та не вказані елементи, які безпосередньо контактують з кров'ю та забезпечують поєднання кровоплинної системи у єдине ціле, є елементами разового використання. Блоки 4, 6 та 8 належать до блоків виміру параметрів крові з метою контролю ступеня впливу на неї. Основний вигляд прохідного буфера 10 показано на фігурі 2. Він являє собою герметично поєднані дві прозорі пластини з невеликою відстанню між ними. Така конструкція дозволяє виконувати оптичний контроль стану формених елементів крові в режимі реального часу. Блок оптичного контролю 11 являє собою цифрову (електронну) матрицю перетворення оптичної інформації в електричну та набір засобів підсвічування різної довжини хвилі. З метою зменшення габаритних розмірів та вартості апарата, пришвидшення та спрощення процесів програмної обробки зображення (розпізнавання образів) комп'ютер 12 може бути замінено на спеціалізовану ПЛІС-мікросхему. Блок керування насосом 13 та блок керування теплообмінником 14 являють собою блоки узгодження рівнів та гальванічну розв'язку низьковольтного мікроконтролера 15 та високовольтних пристроїв 3 та 5. Як сигналізація 16 використовуються звукові (електродинамічні, п'єзоелектричні) та світлові (напівпровідникові) перетворювачі електричних сигналів. Блок відображення інформації 17 являє собою рідиннокристалічний екран або набір семи сегментних напівпровідникових індикаторів. Блок введення інформації 18 складається з регуляторів і кнопок, що розташовано на лицевій панелі апарату. Апарат працює наступним чином: 5 У процесі оперативного втручання після попереднього введення гепарину в порожнисті вени або праве передсердя вводять канюлі, призначені для відтоку венозної крові хворого в АШК, а для нагнітання артеріальної крові в судинне русло хворого канюлюють аорту або стегнову артерію. Введення гепарину зумовлене необхідністю придушувати здатність крові до згортання, початкова доза - 2 мг/кг. Контроль здійснюється за активним часом згортання, який в нормі складає 80-120 сек. Для безпечного проведення штучного кровообігу (ШК) активний час згортання повинен бути вище 480 сек. Первинний об'єм заповнення фізіологічного блока АШК складає від 0,8 до 1,1 л (дитячі системи) і від 1,2 до 2 л (для дорослих). Склад первинного об'єму розраховують, враховуючи біохімічні показники крові, визначувані за 10-20 хв. до початку ШК. Якщо маса тіла хворого перевищує 40 кг, донорська кров, як правило, не використовується. Об'ємна швидкість перфузії розраховується як добуток перфузійного індексу (ПІ) на площу поверхні тіла визначувану по номограмі для кожного хворого. Вибір температурного режиму перфузії виконується за наступними умовами: при перфузіях до 60 хвилин на серці, що фібрилює, без стискання аорти використовується пасивне охолоджування до 33-32°C у носоглотці; середня гіпотермія до 28°C показана у всіх випадках використання фармакохолодової кардіоплегії і при АШК тривалістю від 60 до 120 хвилин; глибока гіпотермія до 2721°C показана при операціях із зниженням Ш ниж2 че 1,6л/хв.м для підвищення ефективності фармакохолодової кардіоплегії при поразці коронарної артерії, наявності зрощень в перикарді, при АШК тривалістю більше 120 хв. На початку ШК та під час процедури перевіряється стан крові. Перевіряються показники датчиків температури 6, тиску 4, насиченості крові киснем 8 та загальний стан крові на зразок різних домішок 10, 11. Якщо показники задовільні, то ШК продовжується. Якщо ж ні, то потрібно усувати проблему. Температуру підвищують за допомогою теплообмінника 5, тиск -режимом роботи артеріального насосу 3, насичення киснем - ступенем оксигенації в 7, а проблеми із загальним станом крові усувають за допомогою пропускання через мікрофільтр 2, 9 та зміною режиму роботи артеріального насоса 3, або, у випадку випробувань, його заміною. Штучному кровообігу передує ретельне заповнення артеріальної магістралі та закритого веноз 63837 6 ного резервуара 1, у тому числі і фільтра 2, перфузатом з видаленням з системи бульбашок газу. В цей час проводиться контроль "початкових" біохімічних показників крові хворого. Після початку ШК знову перевіряють стан крові. Далі кров проходить через мікрофільтр. Продуктивність артеріального насоса 3 АШК розраховують заздалегідь, виходячи з маси тіла і зросту хворого, за якими визначають площу поверхні тіла. В процесі штучного кровообігу здійснюють моніторинговий контроль за гемодинамікою, газообміном, кислотно-лужним станом, електролітним балансом, ЕКГ. Контроль загального стану крові виконується за допомогою прохідного буферу для крові 10, блока оптичного контролю 11 та комп'ютера 12. Прохідний буфер 10 розташовується паралельно із магістраллю, що поєднує оксиметр 8 та артеріальний фільтр 9. Таким чином лише незначна частина крові проходить крізь 10, але за допомогою математичних розрахунків можна визначати загальний стан (ступінь агрегації еритроцитів) усієї крові, що проходить крізь АШК у режимі реального часу. Кров, що потрапила у 10, освітлюється блоком оптичного контролю 11. Відбите світло (або світло, що пройшло) потрапляє на матрицю та перетворюється в електронне зображення, яке надходить у 12. Електронне зображення обробляється у комп'ютері 12 по принципу розпізнавання образів, проводиться автоматичний підрахунок формених елементів крові (нормальних та пошкоджених) та елементів домішок з наступним визначенням показників (у числовому вигляді), що передаються до 15. Мікроконтролер 15 виконує функції управління роботою апарата: управляє роботою блоків 3, 5, 7; отримання даних від блоків 4, 6, 8, 12, 13, 18; передача даних до блоків 16, 17. Звукова та світлова сигналізація 16 використовується для попередження медичного персоналу про наявність незадовільних показників стану крові, які необхідно терміново усунути. Вибір основних режимів роботи апарата, регулювання параметрів блоків та ШК в цілому виконується натисканням відповідних кнопок та регуляторів, що відносяться до блока введення інформації 18. Автономний блок живлення 19 забезпечує перетворення змінної мережевої напруги у необхідну напругу живлення блоків АШК та забезпечує безперебійне живлення у випадку тимчасової відсутності мережевої напруги. 7 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 63837 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601