Аппарат "искусственная печень"

Аппарат «искусственная печень.
Полезная модель относится к медицине, а именно, к устройствам для осуществления обменной обработки крови при патологическом состоянии пациента, таком как метаболические и токсемические расстройства.
Известен аппарат «искусственная печень, содержащий обменный модуль со специальной мембраной MARS Flux фильтр, в котором противотоком в качестве диализата используется альбумин. Такая мембрана способна удалять альбумин связанные субстанции из крови пациента в альбуминовый диализат. Далее альбуминовый диализат регенерируется на активированном угле и ионообменной смоле и вновь поступает в обменный модуль (см. проспект фирмы KBV GmbH & Co КО, являющейся эксклюзивным официальным дистрибьютором MARS в России и странах СНГ, 2002г.).
Такой аппарат дает возможность селективно удалять альбумин связанные токсины и, таким образом, замещать детоксикационную функцию печени, но не позволяет осуществить поступление в кровь таких необходимых для жизнедеятельности организма в условиях патологии веществ как ЛТФ, аминокислоты, витамины и др.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату и выбранным и качестве прототипа является аппарат «искусственная печень, содержащий емкость с суспендированным в ней материалом В.П.Рябшпша для искусственной печени и обменный модуль с полупроницаемой мембраной для обмена между кровью и суспензией, мембрана которого имеет возможность пропускать частицы с молекулярным весом до 12000. Аппарат содержит насосы для транспортировки суспензии и крови. Емкость, пациент и модуль аппарата связаны соединительными коммуникациями для раздельной подачи крови по контуру перфузии, т. е. подачи крови от пациента к модулю и обратно, и подачи суспензии по контуру диализа, т.е. подачи суспензии из емкости к модулю и обратно. Контур перфузии содержит средства контроля давления и температуры крови, узел задержки воздушных включений и инъекционный узел для инфузии необходимых лекарственных средств. Контур диализа содержит оксигенатор и средство для перемешивания суспензии, блок поддержания температуры суспензии, инъекционный узел для инфузии необходимых веществ (см. п.РФ №2135194 по кл. А61К 35/407, А61М 1/34 заявл. 17.06.96,опубл.
j о 03 i 5 9 5 г 1
МПК: А61К 35/407, А61М 1/34
29.08.99 «Материал В.Е.Рябинина для искусственной печени, способ его использования и искусственная печень).
Данный аппарат наряду с замещением детоксикационной функции печени позволяет осуществить обменные процессы между кровью человека и материалом для искусственной печени, который представляет собой лиофилизированный цитозоль с микросомалыюй и митохондриальной фракциями печени млекопитающих, который суспендирован и дистиллированной воде (далее цитозоль). Исследования показали, что данный аппарат обеспечивает транспорт свободных аминокислот, витамина С, адениловых н клеотидов, глюкозы из цитозоля в кровь. Это позволяет предполагать полезность и необходимость использования аппарата в качестве средства, заменяющего некоторые элементы трансфузионной терапии и парентерального питания.
Однако данный аппарат не позволяет надежно определять и регулировать такие важные параметры системы как трансмембранное давление, расход цитозоля, его удельную электропроводимость и температуру. Это отрицательно сказывается на степени неблагоприятного воздействия аппарата на организм пациента, т.е. не обеспечивается достаточная степень безопасности операции с использованием аппарата «искусственная печень.
Задачей настоящей полезной модели является повышение безопасности пациента при операции с использованием аппарата «искусственная печень.
Техническим результатом, получаемым при реализации данной модели, является обеспечение возможности регулирования в необходимых диапазонах трансмембранного давления, расхода, удельной электропроводимости и температуры цитозоля.
Указанная задача решается за счет того, что в известном аппарате «искусственная печень, содержащем обменный модуль, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию перфузии, предназначенную для соединения посредством соединительных коммуникаций с системой кровообращения пациента, и секцию диалмча, соединенную посредством соединительных коммуникаций с источником ци гоюля, представляющим собой емкость с суспендированным материалом В.Е.Рябинина для искусственной печени, согласно полезной модели, иыход емкости для цитозоля соединен через фильтр с входом первой полости теплообменника, выход которой соединен с входом подающего насоса для цитозоля, выход которого соединен с входом преобразователя проводимости, к выходу подающего насоса для цитозоля подключен выход насоса коррекции, вход которого через фильтр соединен с канистрой
физраствора, первый выход преобразователя проводимости соединен с входом первого клапана байпаса, нормально закрытый выход которого соединен с входом индикатора расхода, выход которого соединен с входом первого преобразователя давления, выход которого соединен с входом секции для диализа обменного модуля, выход которого через фильтр соединен с входом второго преобразователя давления, выход которого соединен с входом датчика утечки крови, к выходу второго преобразователя давления подключен нормально открытый выход первого клапана байпаса, выход датчика утечки крови подключен к выходу первого дросселя, вход которого подключен к второму выходу преобразователя проводимости, выход датчика крови через фильтр соединен с входом откачивающего насоса для цитозоля, выход которого подключен к входу второго дросселя, выход которого соединен с входом второго клапана байпаса, нормально закрытый выход которого соединен со сливом цитозоля, а нормально открытый выход соединен с емкостью для цитозоля, при этом аппарат содержит накопительный резервуар воды, снабженный поплавком, вход резервуара соединен с выходом клапана воды, вход которого соединен с источником воды, выход накопительного резервуара через фильтр соединен с входом третьего дросселя, выход которого соединен с входом редуктора давления, выход которого соединен с входом насоса воды, выход которого соединен с входом проточного нагревателя, выход которого соединен с входом второй полости теплообменника, выход которой соединен с входом третьего клапана байпаса, нормально закрытый выход которого соединен с выходом насоса коррекции, а нормально открытый выход которого соединен с входом четвертого клапана байпаса, нормально закрытый выход которого соединен со сливом воды, а нормально открытый выход с накопительным резервуаром воды.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый аппарат «искусственная печень неизвестен, т.е. соответствует критерию новизна.
Аппарат может быть изготовлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использован в медицине, т.е. является промышленно применимым.
- 3 -
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена гидравлическая схема аппарата «искусственная печень.
Аппарат «искусственная печень содержит обменный модуль, разделенный полупроницаемой мембраной на две секции, одна из которых предназначена для соединения посредством соединительных коммуникаций с системой кровообращения пациента и с этими коммуникациями образует блок перфузии2, и секцию диализа, которая вмес re соединительными коммуникациями образует блок диализаЗ совместно с емкостью4 для цитозоля. Выход емкости4 для цитозоля соединен через фильтр5 с входом пер.юй полости теплообменникаб, выход которой соединен с входом подающего ьасоса для цитозоля, выход которого соединен с входом преобразователя проводимое)и8, к выходу подающего насоса для цитозоля подключен выход насоса9 коррекции, в код которого через фильтрЗ соединен с канистрой 10 физраствора, первый выход преобразователя проводимости8 соединен с входом первого клапана 11 байпаса, нормально закрытый выход которого соединен с входом индикатора расхода 12, выход которого соединен с входом первого преобразователя давления 13, выход которого соединен с входом секций для диализа обменного модуля, выход которой через фильтрЗ соединен с входом второго преобразователя давлениям, выход которого соединен с входом датчика утечки крови 15, к выходу второго преобразователя давлениям подключен нормально открытый выход первого клапана 1 байпаса, выход датчика утечки крови 15 подключен к выходу первого дросселя 16, вход которого подключен ь второму выходу преобразователя проводимости8, выход датчика крови 15 через филырЗ соединен с входом откачивающего насоса 17 для цитозоля, выход которого подключен к входу второго дросселя 18, выход которого соединен с входом второго клапана 19 байпаса, нормально закрытый выход которого соединен со сливом цитозоля, а нормально открытый выход соединен с емкостью4 для цитозоля, при этом аппарат содержит накопительный резервуар20 воды, снабженный иошшвком21, вход накопительного резервуара соединен с выходом клапана22 воды, вход которого соединен с источником воды, выход накопительного резервуара20 через фильтрЗ соединен с входомтретьего дросселя23, выход которого соединен с входом
редуктора давления24, выход которого соединен с входом насоса25 воды, выход которого соединен с входом проточного нагревателя26, выход которого соединен с входом второй полости теплообменникаб, выход которой соединен с входом третьего клапана27 байпаса, нормально закрытый выход которого соединен с выходом насоса9 коррекции, и нормально открытый выход которого соединен с входом четвертого
клапана28 байпаса, нормально закрытый выход которого соединен со сливом воды, а нормально открытый выход с накопительным резервуаром 20воды.
Аппарат содержит устройство управления (на чертеже не показано), входы которого связаны с электрическими информационными выходами преобразователя проводимости , индикатора расхода 12, преобразователей давления 13 и 14, датчика утечки крови 15, редуктора давления воды24, проточного нагревателя26. Выходы устройства управления связаны с входами управления клапана22 воды, проточного нагревателя26, подающего насоса для цитозоля, клапанов байпаса 1, 19, 27, 28, откачивающего насоса 7 для цитозоля, насоса 9 коррекции, насоса25 воды.
Клапан воды22 предназначен для управления гидравлическим соединением источника воды с узлами аппарата и выполнен в виде электромагнитного соленоидного клапана.
Теплообменникб предназначен для подогрева цитозоля водой, подогретой при помощи проточного нагревателя26, и выполнен в виде герметичной конструкции с набором тонких металлических пластин, омываемых с одной стороны водой, а с другой стороны - цитозолем. Теплообменник 6 обеспечивает поддержание температуры на уровне 37°С.
Накопительный резервуар20 для воды, имеющий выход в нижней части, содержит устаьов (енные в нем преобразователи уровня (на чертеже не обозначены), контролируют) iс нижний аварийный, средний и верхний аварийный уровни воды в резервуаре20. 11оплавок21 с подъемной силой не менее 400г. опущен в резервуар20 и механически связан с клапаном сопло-заслонка.
Стабилизатор расхода воды образован редуктором давления24 и дросселем 23, в качестве которых используют редукционный астатический регулятор давления и ламинарный дроссель с гладкими отверстиями.
В качестве насоса25 воды и откачивающего насоса 17 для цитозоля использованы насосы вихревш о типа. В качестве подающего насоса 7для цитозоля - роликовый насос. В качестве насоса 9 коррекции - насос-дозатор концентрата. Насос для цитозоля имеет расход 0,6 л/ми к при перепаде давлений ЮОкПа по воде.
Термокомпенсированный преобразователь проводимости 8 служит для измерения удельной проводимости цитозоля.
Обменниш модуль 1 представляет собой массообменник типа «искусственная почка с полупроницаемой мембраной, обеспечивающей прохождение части с молекулярным весом не более 10000-12000.
Датчик утечки крови 5 имеет чувствительность к утечке 0,2 мл/мин крови с гематокритом 20% гемоглобина в диализат.
Первый и второй дроссели 16 и 18, также как и третий дроссель23, представляют собой ламинарные дроссели с гладкими отверстиями и предназначены для создания нормированного сопротивления потоку жидкости.
Клапаны байпаса 11,19,27,28 предназначены для коммутации поi оков жидкости и представляют собой электромагнитные соленоидные клапаны, которые имеют один нормально открытый и один нормально закрытый выход.
В качес i ве фильтров использованы сетчатые фильтры с ячейкой не более 0,4мм.
Устройство управления аппаратом выполнено на базе микроконтроллера и работает по оригинальному алгоритму.
Аппарат работает следующим образом.
Цитозоль всасывается из емкости 4 и через фильтр 5 и теплообменник 6 подающим насосом перекачивается через преобразователь проводимостив, первый клапан 1 байпаса, индикатор расхода 12, преобразователь давления 3 в обменный модуль. Из обменного модуля цитозоль поступает через фильтров датчик утечки крови 15, откуда через еще один фильтрГподается откачивающему насосу 17 и второму клапану 19 байпаса. Отсюда отработанный цитозоль может быть возвращен в емкость4, либо в иную емкость, либо в канализационный слив.
При несоответствии удельной электропроводимости, температуры, расхода цитозоля или трансмембранного давления первый клапан 11 байпаса отключает обменный мод ль1от аппарата.
При несоответствии удельной электропроводимости цигозоля заданному  предусмотрена возможность откорректировать ее подачей гипер- или гипотонического физраствора путем включения насоса9 коррекции, который через фильтр5 подает физраствор из канистры О пропорционально расходу цитозоля.
Нагрев цитозоля происходит в теплообменникеб, через вторую полость которого перемещается вода, нагреваемая в контуре, состоящем из резервуара воды20, фильтраЗ, стабилизатора расхода воды, состоящего из редуктора давлен ия24 и третьего дросселя23, насоса воды25, проточного нагревателя26, теплообменникаб, клапанов27,28
байпаса. Заполнение этого контура происходит при включении аппарата через клапан 22 воды и поплавковый регулятор 21 уровня воды.
Таким образом, благодаря предложенному техническому решению, заявляемый аппарат «искусственная печень обеспечивает возможность регулирования в необходимых пределах трансмембранного давления, расхода, удельной электропроводности и температуры цитозоля. Это обеспечивает безопасность пациента при операции.
Формула полезной модели
Аппарат «искусственная печень, содержащий обменный модуль, разделенный полупроницаемой мембраной на секцию перфузии, предназначенную для соединения посредством соединительных коммуникаций с системой кровообращения пациента, и секцию диализа, соединенную посредством соединительных коммуникаций с источником цитозоля, представляющим собой емкость с суспендированным материалом В.Е.Рябинина для искусственной печени, отличающийся тем, что выход емкости для цитозоля соединен через фильтр с входом первой полости теплообменника, выход которой соединен с входом подающего насоса для цитозоля, выход которого соединен с входом преобразователя проводимости, к выходу подающего насоса для цитозоля подключен выход насоса коррекции, вход которого через фильтр соединен с канистрой физраствора, первый выход преобразователя проводимости соединен с входом первого клапана байпаса, нормально закрытый выход которого соединен с входом индикатора расхода, выход которого соединен с входом первого преобразователя давления, выход которого соединен с входом секции для диализа обменного модуля, выход которой через фильтр соединен с входом второго преобразователя давления, выход которого соединен с входом датчика утечки крови, к выходу второго преобразователя давления подключен нормально открытый выход первого клапана байпаса, выход датчика утечки крови подключен к выходу первого дросселя, вход которого подключен к второму выходу преобразователя проводимости, выход датчика крови через фильтр соединен с входом откачивающего насоса для цитозоля, выход которого подключен к входу второго дросселя, выход которого соединен с входом второго клапана байпаса, нормально закрытый выход которого соединен со сливом цитозоля, а нормально открытый выход соединен с емкостью для цитозоля, при этом аппарат содержит накопительный резервуар воды, снабженный поплавком, вход резервуара соединен с выходом клапана воды, вход которого соединен с источником воды, выход накопительного резервуара через фильтр соединен с входомтретьего дросселя,
выход которого соединен с входом редуктора давления, выход которого соединен с входом насоса воды, выход которого соединен с входом проточного нагревателя, выход которого соединен с входом второй полости теплообменника, выход которой соединен с входом третьего клапана байпаса, нормально закрытый выход которого соединен с выходом насоса коррекции, а нормально открытый выход - с входом четвертого клапана байпаса, нормально закрытый выход которого соединен со сливом воды, а нормально открытый выход - с накопительным резервуаром воды.
АППАРЛТ „мскэсстьечнм Печень