90804 (Блок процессора, гидравлики и режим работы аппарата "искусственная почка". Перспективы развития аппарата "искусственная почка")

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

«Блок процессора, гидравлики и режим работы аппарата «искусственная почка». Перспективы развития аппарата «искусственная почка» »

МИНСК, 2008

Блок процессора аппарата «искусственная почка».

Блок процессора аппарата «искусственная почка» является мозгом аппарата, управляет работой всех его систем, контролирует работу блоков и узлов, осуществляет мониторинг всех параметров гемодиализа. Рассмотрим работу некоторых из его функциональных блоков.

Блок гидравлики готовит диализирующую жидкость из концентрата путем смешивания одной части концентрата с 34 частями предварительно очищенной воды и подает приготовленную жидкость в диализатор. Задачей блока процессора является мониторинг осмотической концентрации диализирующей жидкости. Изменение осмолярности ведет к изменению электропроводимости жидкости. Так как электропроводимость зависит от температуры, то важно, чтобы кондуктометр был компенсирован по температуре. Необходимость точности и надежности контроля за электропроводимостью диализирующей жидкости связана с тем, что нарушение осмотической концентрации жидкости может привести к крайне тяжелым, нередко смертельным осложнениям.

Блок процессора осуществляет постоянный контроль за артериальным и венозным давлением перед входом в диализатор и после выхода крови из него в области венозной ловушки. Контроль за венозным давлением имеет важное значение, так как изменение венозного давления свидетельствует о серьезных осложнениях, которые необходимо срочно ликвидировать. Чаще всего причиной повышения венозного давления является нарушение оттока крови, связанное с тромбозом фистульной иглы, венозной магистрали и перегибом последней. Повышение венозного давления ведет к повышению трансмембрального давления. Контроль за артериальным давлением отражает проходимость артериальной фистульной иглы, артериальной магистрали и величину артериального давления больного. Для получения более точных данных о величине гидростатического давления крови необходимо определять давление крови как на входе в диализатор, так и на выходе из него.

Рис. 1 Состав блока процессора аппарата Fresenius 4008B.

Блок процессора регулирует скорость диализирующей жидкости. Оптимальной принято считать скорость, равную 500 мл/мин. Дальнейшее увеличение скорости диализирующей жидкости не приводит к существенному увеличению скорости очистки крови, в то же время неоправданно повышает расход диализирующей жидкости, что усиливает нагрузку на моторы, удорожает стоимость диализа.

Задачей температурного мониторинга является поддержание температуры диализирующей жидкости в пределах 37-38 градусов Цельсия. Понижение температуры ведет к охлаждению крови и организма больного, повышение ее может вызвать ряд тяжелых, порой смертельных, осложнений.

Блок процессора контролирует утечку крови из диализатора. Современные детекторы крови - весьма чувствительные приборы и позволяют определить микроскопические примеси крови в диализате, в то же время они требуют тщательного ухода и высокого качества приготовления концентрата.

Важным элементом аппарата «искусственная почка» является система деаэрации. В поступающей на аппарат воде всегда растворено большое количество воздуха. При отсутствии надежной деаэрации воздух проникает через полупроницаемую мембрану в кровь, в результате чего образуется так называемый мусс - множество мелких пузырьков воздуха в крови. Воздух в систему крови может попадать также в результате негерметичности ряда соединений и разъемов, имеющихся в экстракорпоральном кровяном контуре. Для контроля за появлением воздуха в крови и немедленного автоматического прекращения диализа служит ультразвуковой детектор обнаружения пузырьков газа в крови.

Блок процессора также контролирует работу насоса крови и гепаринового насоса, в случае появления сигнала об опасности проведения диализа останавливает подачу крови на диализатор и дозированную подачу гепарина в кровь.

Плата LP 450 - детектор уровня Плата LP 493 - детектор утечки крови Плата LP 624 - управление насоса крови Плата LP 630 - материнская плата Плата LP 631 - ЦПУ 1 Плата LP 632 - ЦПУ 2 Плата LP 633 - входные сигналы Плата LP 634 - выходные сигналы Плата LP 635 - плата дисплея Плата LP 636 - внешние соединения Плата LP 638 - блок питания Плата LP 643 - управление блока гепарина Плата LP 644 - дисплей блока гепарина Плата LP 645 - позиция мембраны помпы Плата LP 647 - логика питания Плата LP 649 - плата дисплея Плата LP 742 - фильтр радиопомех Плата LP 743 - управление питанием 2 Плата LP 744 - управление питанием 1 Плата LP 747 - распределительная плата Плата LP 748 - дисплей насоса крови Плата LP 763 - интерфейс СОММСО 3

Блок гидравлики аппарата «искусственная почка».

Рассмотрим работу блока гидравлики аппарата «искусственная почка» Fresenius-4008B. Блок гидравлики данного аппарата построен по принципу закрытого контура диализирующей жидкости, протекающей через диализатор. Балансировочная камера состоит из двух идентичных и герметичных камер, объем которых разделен эластичной непроницаемой мембраной. Каждая камера имеет 2 входа и 2 выхода для диализирующей жидкости, каждый из которых коммутируется соответствующим клапаном.

Рис. 2. Работа балансировочной камеры:

1-ый цикл - клапаны 31, 34, 36 и 37 закрыты, помпа потока 21 через открытый клапан 38 вытесняет диализирующую жидкость из диализатора в объем А2. За счет создаваемого помпой 21 давления эластичная мембрана вытесняет жидкость из объема F2, которая через открытый клапан 33 поступает в диализатор. Одновременно диализирующая жидкость поступает через открытый клапан 35 в объем F1. Эластичная мембрана выгибается и вытесняет жидкость, находящуюся в объеме А1, которая через открытый клапан 32 уходит в дренаж.

2-й цикл работы - закрыты клапаны 32, 33, 35 и 38, помпа потока 21 через открытый клапан 36 вытесняет диализирующую жидкость из диализатора в объем А1. За счет создаваемого помпой 21 давления эластичная мембрана вытесняет жидкость из объема F1, которая через открытый клапан 31 поступает в диализатор. Одновременно

диализирующая жидкость поступает через открытый клапан 37 в объем F2. Эластичная мембрана выгибается и вытесняет жидкость, находящуюся в объеме А2, которая через открытый клапан 34 уходит в дренаж.

Таким образом, для каждого цикла работы балансировочной камеры диализирующая жидкость, протекающая через диализатор, находится в замкнутом объеме. Зто исключает возможность обратной ультрафильтрации. Одновременно с этим появляется реализовать волюметрический контроль ультрафильтрации за счет дозированного забора жидкости из данного объема.

Рассмотрим работу блока гидравлики аппарата «искусственная почка» Fresenius - 4008 в режиме работы - проведение гемодиализа.

Очищенная вода через входной фильтр 63, клапан регулировки входного давления 61 и клапан подачи входной воды 41 поступает в камеру подачи воды 66а. Перед клапаном 41 стоит порт измерения давления входной воды - порт А. В камере находится датчик температуры 2, который управляет нагревом поступающей воды. К камере 66а подсоединен вентиляционный клапан, осуществляющий подачу воздуха при падении объема жидкости в камере. При достижении определенного уровня жидкость из камеры 66а попадает в камеру 66в, в которой происходит ее нагревание с помощью нагревательного элемента 54. Камеры 66а и 66в сообщаются между собой в нижней части через теплообменник 77, где происходит дополнительный нагрев поступающей воды нагретой жидкостью, уходящей в дренаж. Одновременно туда же подается концентрат через заборник 71, фильтр концентрата 94 и помпу концентрата 23. Таким образом, в камере 66а происходит предварительное смешение концентрата с поступающей водой. Далее из камеры 66в жидкость поступает в сообщающуюся с ней камеру 66с, в которой находится датчик уровня 5. Данный датчик управляет клапаном 41 и поддерживает в камере 66с постоянный уровень. Далее жидкость через плату адаптера, который содержит датчик измерения давления, и инжектор 89 поступает в камеру 88а, которая называется камерой деаэрации. Деаэрация происходит за счет отрицательного давления, создаваемого мотором дегазации 29 и инжектора 89 перед камерой деаэрации. Из жидкости удаляются присутствующие в ней мелкие пузырьки воздуха. Перед насосом 29 подключен порт D для измерения давления, создаваемого насосом деаэрации. Назначение камеры 88с, куда поступает жидкость - удалить из камеры воздух, который вместе с излишками жидкости через порт В, клапан 65 поступает обратно в камеру 66в. Одновременно с этим в камеру 88с бикарбонат, который закачивается помпой 25 через заборник 72 и фильтр бикарбоната 95. Так как поступающая в камеру 88с жидкость уже размешана с концентратом, здесь происходит окончательное приготовление диализирующей жидкости за счет смешивания с бикарбонатом.

При использовании централизованной подачи концентрата используется цепь - коннектор 121, фильтр 119, клапан проверки 117, переключатель 123 и клапан 102 для подачи концентрата и цепь - коннектор 122, фильтр 120, клапан проверки 118, переключатель 124 и клапан 104 для подачи бикарбоната.

Приготовленная диализирующая жидкость из камеры 88с поступает в балансировочную камеру 68, работа которой описана выше. Из балансировочной камеры жидкость поступает на датчики температуры и проводимости 109, 3, далее через фильтр диализирующей жидкости 114, клапан диализатора 24, индикатор потока 75 подается на диализатор. Из диализатора жидкость через фильтр 73, клапан диализатора 24в и детектор утечки крови поступает в камеру 88в. В камере имеется датчик уровня 6, который поддерживает постоянный уровень с помощью насоса вентиляции 97, клапана перелива 43. Насос вентиляции включается при опускании уровня, клапан перелива - при переполнении сливает излишек жидкости в дренаж.

Циркуляцию жидкости через диализатор осуществляет насос потока 21, который имеет регулятор давления 78 и порт измерения давления С.

Из балансировочной камеры 68 жидкость удаляется в дренаж через клапан дренажа 30, теплообменник 77 и клапан 87. Одновременно в дренаж поступает излишек жидкости и деаэрированный воздух из камеры 66а через клапан рециркуляции 86.

Имеется режим BYPASS, при котором поток жидкости через диализатор прекращается, закрываются клапаны 24 и 24в и жидкость идет в обход через клапан 26.

Ультрафильтрация осуществляется путем забора жидкости из камеры 88в помпой ультрафильтрации 22 и удаления ее в дренаж через клапан 87. Объем камеры помпы ультрафильтрации составляет 1 мл, что упрощает контроль объема забираемой из больного жидкости во время диализа.

Рис. 3. Схема блока гидравлики аппарата искусственная почта Fresenius-4008.

Обозначения на схеме гидравлики Fresenius-4008

2,3 - датчики температуры, 5 - поплавковый выключатель, 6. датчик уровня воздуха, 7 ячейка проводимости , 8. датчик утечки крови, 9. датчик давления ТМР, 10. датчик положения конектора, 12. датчик положения конектора, 21. насос потока, 22. насос ультрафильтрации, 23. насос концентрата, 24. клапан диализа 1, 24Ь - клапан диализа 2, 25. насос бикарбоната, 26. клапан байпаса, 29. помпа дегазации, 30. выходной клапан, 31. клапан 1 балансировочной камеры, 32. клапан 2 балансировочной камеры, 33. клапан 3 балансировочной камеры, 34. клапан 4 балансировочной камеры, 35. клапан 5 балансировочной камеры, 36. клапан 6 балансировочной камеры, 37. клапан 7 балансировочной камеры 38. клапан 8 балансировочной камеры, 41 - клапан входной воды, 43 - клапан заполнения, 54 - нагревательный элемент, 61 - редукционный клапан входной воды, 63 - фильтр водной воды, 65 - редукционный клапан давления, 66 - блок нагревателя, 66а - камера входной воды, 66Ь - камера нагревательного элемента, 66с - камера поплавкового выключателя, 68 - балансировочная камера, 71. фильтр концентрата, 72. фильтр бикарбоната, 73. внешний фильтр диализата, 74. фильтр ультрафильтрации, 75. внешний индикатор потока, 76. фильтр клапана заполнения, 77. теплообменник перепускной клапан, 84. клапан забора дезинфектанта, 85. коннектор дезинфектанта, 86. рециркуляционный клапан, 87 клапан слива, 88 многофункциональный блок, 88а - камера дегазации, 88Ь вторичный воздушный, 88с - первичный воздушный сепаратор, 89 - жиклер дегазации, 90а - ацетатная промывочная камера концентрата, 90в - бикарбонатная промывочная камера бикарбоната, 91 - клапан промывки заборников, 92 - воздушный бактериологический клапан, 94 - трубка конектора забора, 95 - трубка конектора забора, 97 — насос воздухоотделения, 99 - клапан промывки, 100 - клапан промывки, 102 - клапан центральной раздачи концентрата, 104 - клапан центральной раздачи бикарбоната, 109 - датчик температуры NTS -109, 111- гидрофобный фильтр, 112 - клапан фильтрации Diasafe, 114 - фильтр диализата Diasafe, 115 - датчик обнаружения дезинфектанта, 116 - клапан забора проб диализата, 117 - контрольный клапан концентрата, 118 - контрольный клапан бикарбоната, 119 - фильтр концентрата наддува, 120-фильтр бикарбоната, 121 - коннектор центральной подачи концентрата, 122 - коннектор центральной подачи бикарбоната, 123 - микровыключатель для клапана102, 124 - микровыключатель для клапана104, 125 - теплообменник датчикадавления, 126 - 4008 HDF вентиляционныйклапан, 130 - BIBAG - клапан опорожнения, 131 - BIBAG - блок камер, 131 а - BIBAG - камера воздухоотд, 131b - BIBAG - камера смешивания, 132. BIBAG - ячейка проводимости, 133. BIBAG - датчик температуры, 134. BIBAG - датчик давления, 135. BIBAG - датчик уровня воздуха, 136. BIBAG - коннектор мешка, 137. BIBAG – микропереключатель, 138 - BIBAG - микропереключатель 2, 148,149 - фильтр промывочной камеры, 150. фильтр клапана, 151. 43жиклер, 152. 4008 HDF гидрофобный фильтр,181. плата температурной компенсации, 182. датчик давления 2, 183. тестовый клапан, 184. фильтр тестового клапана, 185 – компрессор, 188 - клапан эвакуации воздуха, 189 - промывочный клапан, 190 - фильтр ONLINE, 191 - клапан ONLINE 3, 192 - клапан ONLINE 2, 193 - клапан ONLINE 1, 194 - порт промывки, 195 - порт субституата, 201 - камера отделения воздуха, 202 - датчик уровня концентрата, 203 - камера отделения воздухабикарбонат, 204 - датчик уровня бикарбоната, 205 - камера смешиванияконцентрат + бикарбонат, 206 - буферная камера, 210 - фильтр

А - контрольная точка входного давления В - контрольная точка давления наддува С - контрольная точка давления помпы потока D - контрольная точка давления дегазации

Режимы работы аппарата «искусственная почка ».