устройство для экстракорпоральной детоксикации крови

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОЙ ДЕТОКСИКАЦИИ КРОВИ, содержащее контур разделения крови, включающий в себя магистраль забора крови и антикоагулянта, проточную камеру разделения крови, канал ввода которой через магистраль подачи крови, имеющую насос, соединен с магистралью забора крови, один канал вывода камеры связан с магистралью для реинфузии через магистраль возврата форменных элементов, имеющую насос, другой канал - с магистралью отвода плазмы, а также контур очистки плазмы, включающий в себя магистраль для ввода плазмы, связанную через накопитель с магистралью отвода плазмы из контура разделения и соединенную с магистралью для подачи биологического сорбента и с подающим элементом магистрали для промывки этого сорбента, камеру центробежной очистки с каналом ввода плазмы и каналом вывода очищенной плазмы, который соединен с отводным элементом магистрали для промывки сорбента и с магистралью для реинфузии через магистраль возврата очищенной плазмы, соединенную с магистралью для подачи плазмозамещающего раствора, имеющую насос, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности пациента, оно снабжено дополнительной магистралью для подачи плазмозамещающего раствора, нагревателем возвращаемой крови, тремя блокирующими элементами, датчиком окклюзии, двумя датчиками воздуха, имеющими каждый воздуховод, двумя датчиками давления и блоком управления, причем дополнительная магистраль соединена через тройники с магистралями для подачи крови на участках перед их насосами, датчик окклюзии установлен в магистрали подачи крови между соответствующим тройником и насосом, нагреватель возвращаемой крови установлен в магистрали для реинфузии, первые датчик воздуха и датчик давления установлены в магистрали подачи крови между насосом и проточной камерой, вторые датчик воздуха и датчик давления установлены в магистрали для реинфузии, первый блокирующий элемент установлен перед тройником, соединяющим дополнительную магистраль и магистраль для подачи крови, второй блокирующий элемент установлен на воздуховоде одного из датчиков воздуха и на магистрали подачи крови перед каналом ввода проточной камеры, третий блокирующий элемент установлен на воздуховоде другого датчика воздуха и на магистрали реинфузии, при этом каждый из датчиков подключен к соответствующему входу блока управления, выходы которого соединены соответственно с блокирующими элементами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для экстракорпоральной детоксикации крови биологическими сорбентами, например изолированными живыми аллогенными или ксеногенными клетками печени (гепатоцитами) в центробежных полях.

Известно устройство для экстракорпоральной детоксикации крови, содержащее контур разделения крови, включающий в себя приспособление забора крови и подачи антикоагулянта в проточную камеру разделения крови, имеющую каналы вывода плазмы и форменных элементов. Канал вывода плазмы через накопитель плазмы соединен с контуром очистки плазмы, включающим камеру центробежной очистки, имеющую канал ввода плазмы и канал вывода очищенной плазмы. Камера в процессе работы заполняется гепатоцитами. Канал ввода плазмы связан с упомянутым накопителем приспособлением, имеющим насос, а канал вывода очищенной плазмы - с магистралью вывода форменных элементов и далее с магистралью для реинфузии. Контур очистки плазмы имеет приспособление для рециркуляции плазмы через накопитель и камеру центробежной очистки, содержащее оксигенатор и теплообменник, обеспечивающие поддержание жизнедеятельности гепатоцитов за счет нагревания плазмы и снабжения ее кислородом.

Известное устройство обладает рядом существенных недостатков: малой эффективности контура очистки плазмы, а также отсутствием системы контроля физических параметров экстракорпорального контура, что может вызывать ряд серьезных осложнений для пациента в процессе детоксикации.

Известно устройство для экстракорпоральной детоксикации крови или аппарат "вспомогательная печень" обладает большей эффективностью, однако не решает проблемы обеспечения длительной перманентной детоксикации и безопасности пациента. Устройство состоит из контура разделения крови и контура очистки плазмы, соединенных между собой. Контур разделения крови включает в себя приспособление забора крови и подачи антикоагулянта, проточную камеру разделения крови, канал ввода которой через насос соединен с приспособлением забора крови, а два канала вывода связаны соответственно с магистралью возврата форменных элементов в магистраль для реинфузии и с магистралью отвода плазмы.

Контур очистки плазмы включает в себя приспособление для ввода плазмы, содержащее последовательно связанные между собой насос, оксигенатор, теплообменник и ультрафиолетовый облучатель плазмы и соединенное с магистралью отвода плазмы контура разделения крови через указанный насос, камеру центробежной очистки с каналом ввода плазмы и каналом вывода очищенной плазмы, который через регулятор объема магистралью возврата очищенной плазмы, имеющей насос, соединен с магистралью для реинфузии, причем магистраль возврата очищенной плазмы перед насосом тройником связана с приспособлением для подачи плазмозамещающего раствора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для экстракорпоральной детоксикации крови, которое состоит из контура разделения крови и контура очистки плазмы. Контур разделения крови включает приспособление забора крови и антикоагулянта, проточную центробежную камеру для разделения крови, канал ввода которой через приспособление подачи крови, имеющее насос, соединен с приспособлением забора крови, а каналы вывода связаны с магистралью для реинфузии через приспособление возврата форменных элементов и с магистралью отвода плазмы.

Контур очистки плазмы включает приспособление для ввода плазмы, содержащее последовательно связанные между собой насос, оксигенатор и теплообменник и соединенное с магистралью отвода плазмы контура разделения через накопитель с приспособлением для подачи биологического сорбента и с подающим элементом приспособления для промывки этого сорбента, камеру центробежной очистки с каналом ввода плазмы и каналом вывода очищенной плазмы, который соединен с отводным элементом указанного приспособления для промывки и с магистралью для реинфузии через магистраль возврата очищенной плазмы, соединенной с приспособлением для подачи плазмозамещающего раствора, имеющим насос.

Это устройство, принятое за прототип, обладает существенным недостатком. В процессе проведения длительной перманентной операции детоксикации в течение 2-3 сут необходимо систематически контролировать состояние замкнутого экстракорпорального контура с тем, чтобы предотвратить возможные осложнения в ходе операции, которые могут быть опасны для пациента. Такими осложнениями могут быть превышение физиологически допустимого взятия крови у пациента, тромбирование магистралей или попадание в них воздуха, возврат охлажденной в контуре крови, что приводит к травмирующему воздействию на пациента. Управлять вручную таким сложным устройством, визуально наблюдая за состоянием экстракорпорального контура, крайне сложно, причем успешное проведение операции всецело зависит от опыта, интуиции и реакции оператора. Вместе с тем, в известном устройстве не предусмотрена автоматизация контроля состояния эктракорпорального контура, в результате чего не гарантирована безопасность пациента.

Целью изобретения является повышение безопасности пациента.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство снабжено дополнительной магистралью для подачи плазмозамещающего раствора нагревателем возвращаемой крови и группой датчиков, подключенных к соответствующим входам блока управления, выходы которого соединены, соответственно, с блокирующим элементом и дополнительной магистралью для подачи плазмозамещающего раствора. В результате обеспечивается автоматизация процесса детоксикации и автоматический контроль экстракорпорального контура, что в конечном счете гарантирует высокую степень безопасности пациента.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - пример реализации блока управления.

Устройство состоит из контура разделения крови 1, включающего магистраль 2 для забора крови и подачи антикоагулянта, проточную камеру 3 разделения крови с каналами вывода 5 и 6. Канал ввода 4 соединен с магистралью 2 забора крови через магистраль 7 подачи крови с насосом 8 в проточную камеру 3, а каналы вывода 5 и 6 соединены, соответственно, с магистралью 9 отвода плазмы и магистралью для реинфузии 10 через магистраль 11 возврата форменных элементов, имеющую насос 12. Контур разделения крови 1 магистралью 9 через накопитель плазмы 13 связан с контуром очистки плазмы 14, включающим в себя магистраль 15 для ввода плазмы из накопителя 12 в камеру центробежной очистки 16 через канал ввода 17, содержащую последовательно связанные между собой насос 18, оксигенатор 10 и теплообменник 20, магистраль 21 возврата очищенной плазмы, соединенную с каналом вывода 22 камеры 16, с магистралью 10 для реинфузии и с магистралью для подачи плазмозамещающего раствора 23, а также магистраль 24 для подачи биологического сорбента, соединенную с каналом ввода 17 камеры 16, и магистраль для промывки этого сорбента, подающий элемент 25 которой связан с магистралью 15 для ввода плазмы перед насосом 18, а отводной элемент 26 - с каналом вывода камеры 16.

Для обеспечения безопасности пациента в контуре разделения крови 1 находятся дополнительная магистраль 27 для подачи плазмозаменяющего раствора, соединенная через тройники 28 и 29 соответственно с магистралями 7 и 23 на участках перед насосами 8 и 30, датчик окклюзии 31, установленный в магистрали 7 между тройником 28 и насосом 8, два датчика воздуха 32, 33 и два датчика давления 34, 35, первые из которых установлены в магистрали 7 между насосом 8 и проточной камерой 3, а вторые - в магистрали 10 между насосом 12 и нагревателем возвращаемой крови 36. Датчик окклюзии 31 и датчики воздуха 32 и 33 через блок управления 37 связаны соответственно с блокирующими элементами 38, 39 и 40, обеспечивающими попеременное пережатие магистралей, на которых они установлены. Блокирующий элемент 39 установлен перед тройником 28 на дополнительной магистрали 27 и магистрали 7, блокирующий элемент 39 установлен на воздуховоде 41 датчика воздуха 32 и магистрали 7 перед каналом ввода 4 камеры 3, блокирующий элемент 40 установлен на воздуховоде 42 датчика воздуха 33 и магистрали 10 перед нагревателем 36.

Блок управления 37 выполненный на стандартных логических элементах, связан с блокирующими элементами 38, 39 и 40, а также с датчиком 31 окклюзии, с датчиками 32, 33 воздуха и датчиками 34, 35 давления.

Схема управления датчиком 31 окклюзии (см. фиг.2) состоит из чувствительного к давлению элемента 43, который через усилитель 44 соединен с компаратором 45. Выход компаратора через ключевой элемент 46 соединен с блокирующим элементом 38.

Датчик 32(33) уровня через усилитель 47(51) и преобразователь 48(52) подключен к компаратору 49(53). Выход последнего подключен к блокирующему элементу 39(40) через ключевой элемент 50(54).

Датчик давления 34(35) через усилитель 55(57) подключен к компаратору 56(58), выход которого соединен с сигнализатором 59(60).

Устройство для экстракорпоральной детоксикации крови работает следующим образом. В начале операции камера 16 заполняется взвесью биологического сорбента, например взвесью гепатоцитов посредством магистрали 24. Взвесь гепатоцитов промывается физиологическим раствором, подаваемым насосом 18 во вращающуюся камеру 16 посредством подающего элемента 25 магистрали для промывки через оксигенатор 19, теплообменник 20 и канал ввода 17. В процессе промывки подогретый и насыщенный кислородом раствор, пронизывая взвесь гепатоцитов, удерживаемых центробежной силой вследствие большей плотности, захватывает осколки гепатоцитов и после заполнения камеры 16 удаляется через канал вывода 22 и отводной элемент 26 магистрали для промывки до тех пор, пока раствор на выходе из камеры 16 не станет прозрачным.

В период промывки биологического сорбента пациента готовят в операции. После прекращения промывки кровь из кубитальной или подключичной вены, смешиваясь с антикоагулянтом, магистралью 2 через магистраль 7 насосом подается в камеру разделения крови 3 по каналу ввода 4. В камере 3 кровь разделяется на плазму и форменные элементы. Форменные элементы через канал вывода 6 по магистрали 11 насосом 12 выводятся из камеры 3, поступают в магистраль 10. Плазма через канал вывода 5 поступает по магистрали 9 в накопитель плазмы 13, являющийся связующим элементом между контуром разделения крови 1 и контуром очистки плазмы 14. Из накопителя 13 плазма насосом 18 по магистрали 15 через оксигенатор 19 и теплообменник 20 поступает в камеру 16 по каналу ввода 17. При перфузии плазмы в камере снизу вверх через взвесь функционирующих в условиях тепла и потребления кислорода гепатоцитов, удерживаемых в камере центробежной силой, из плазмы в результате массообмена удаляются токсические продукты метаболизма (аммиак, биллирубин, холестерин, мочевина и др. ). Очищенная плазма через канал вывода 22 по магистрали 21 направляется в магистраль 10, в которой смешивается с форменными элементами с образованием крови, необходимой консистенции, которая подогревается в нагревателе 36 и возвращается пациенту.

В процессе проведения операции датчики, установленные в магистралях 7 и 10 постоянно контролируют состояние экстракорпорального контура. Датчик окклюзии 31 контролирует соответствие физиологической скорости кроводачи пациента с производительностью насоса 8, при этом в случае соответствия указанных параметров сигнал на выходе компаратора 45 отсутствует, ключевой элемент 46 разомкнут и блокирующий элемент 38 перекрывает дополнительную магистраль 27 и открывает магистраль 7, а в случае, если производительность насоса 8 превышает физиологически допустимую для данного пациента скорости кроводачи, то на выходе компаратора 45 появляется сигнал, который замыкает ключевой элемент 46. В результате блокирующий элемент 38 перекрывает магистраль подачи крови 7 и открывает дополнительную магистраль 27 на период корректировки оператором режима забора крови, причем функциональные узлы аппарата в это время не выключаются. Датчики воздуха 32 и 33 постоянно контролируют наличие воздушных включений в магистралях 7 и 10, т.е. в контуре разделения крови на участках между одной веной пациента и камерой 3 и между камерой 3 и другой веной пациента.

В случае попадания воздуха в магистрали 7 и 10 воздух накапливается соответственно в датчиках 32 и 33, а уровень крови в них снижается ниже контролируемого. При этом появляется сигнал на выходе соответствующего датчика 32(33) уровня, поступающий через усилитель 47(51) и преобразователь 48(52) на вход компаратора 49(53), который изменяет свое состояние и через ключ 50(54) воздействует на блокирующий элемент 39(40), закрывает магистраль 7(10) и открывает воздуховод 41(42), через который происходит сброс избыточного количества воздуха до тех пор, пока кровь в датчике не достигнет контролируемого уровня. Затем вновь перекрывается воздуховод 41(42) и открывается кровепроходящая магистраль 7(10). При отсутствии воздуха в магистрали 7(10) сигнал на выходе 32(33) отсутствует. При этом состояние компаратора 49(53) изменяется на противоположное и выходной сигнал компаратора 49(53) через ключ 50(54) обеспечивает открытие магистрали 7(10) с помощью блокирующего элемента 39(40) и закрытие воздуховода 41(42). В результате кровь беспрепятственно поступает в камеру 3 или к пациенту.

Датчики давления 34 и 35 постоянно контролируют давление в магистралях 7 и 10 соответственно и предотвращают разрыв магистралей в местах их соединения в случае повышения давления преимущественно за счет пульсации жидкости в магистралях или тромбообразования. Функционально каждый датчик давления связан с датчиком воздуха, установленным в той же магистрали. При повышении давления в магистралях 7 и 10 воздух в датчиках воздуха 32 и 33 начинает сжиматься, так как прохождение крови затруднено. При этом давление воздуха возрастает и, достигнув величины 0,06 МПа, датчик давления 34(35) через усилитель 55(57) изменяет состояние компаратора 56(58), который поступает в блок 37, сигнализирующий об аварийной ситуации. В случае ликвидации аварийной ситуации процесс продолжается.

При необходимости длительной замены функций пораженного органа, в частности печени пациента, в процессе операции возможно проводить неоднократную замену отработанной взвеси гепатоцитов в камере 16 свежей порцией. В такие периоды токсичная плазма накапливается в накопителе 13, а в магистраль 10 поступает адекватное количество плазмозамещающего раствора, подаваемого насосом 30 по магистрали 23. Идет обменный плазмаферез. После замены взвеси гепатоцитов в камере 16 магистралью 24 и промывки свежей порции посредством приспособления для промывки 25, 26, процесс детоксикации возобновляется.

Предлагаемое устройство для экстракорпоральной детоксикации крови обладает рядом существенных преимуществ, обеспечивающих в совокупности гарантированную безопасность и минимальное травмирующее воздействие пациента в процессе довольно сложной и длительной операции детоксикации крови.

Введение в контур разделения крови датчика окклюзии, дополнительной магистрали для подачи плазмозаменяющего раствора и блокирующего элемента для устройства попеременного пережатия магистралей подачи крови или указанного раствора, управляемого датчиком окклюзии, предотвращает возможность превышения физиологически допустимого взятия крови у пациента в единице времени, приводящего к травме кровеносных сосудов.

Рациональное размещение в контуре разделения крови датчиков контроля давления и наличия воздуха в магистралях входа и выхода, а также блокирующих элементов для попеременного пережатия кровепроводящих магистралей или воздуховодов, управляемых указанными датчиками, обеспечивает значительное снижение причин возможных осложнений экстракорпоральной системы, среди которых важное место занимают пенообразование, наличие воздушных включений и тромбирование магистралей, вызывающее повышение в них давления.

Важнейшей особенностью предлагаемого устройства является то, что контроль физических параметров процесса в экстракорпоральной системе осуществляется автоматически. Такой самоконтроль без вмешательства оператора в значительной степени повышает надежность системы, а следовательно, безопасность пациента.