RU2617093C1 - Perfusion circuit pump drive unit for restoration of blood circulation and oxygenation - Google Patents

Perfusion circuit pump drive unit for restoration of blood circulation and oxygenation Download PDF

Info

Publication number
RU2617093C1
RU2617093C1 RU2016109459A RU2016109459A RU2617093C1 RU 2617093 C1 RU2617093 C1 RU 2617093C1 RU 2016109459 A RU2016109459 A RU 2016109459A RU 2016109459 A RU2016109459 A RU 2016109459A RU 2617093 C1 RU2617093 C1 RU 2617093C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control unit
microcontroller
perfusion
perfusate
pump
Prior art date
Application number
RU2016109459A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Алексеевич Филатов
Олег Николаевич Резник
Андрей Евгеньевич Скворцов
Александр Владимирович Адаскин
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Биософт-М"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Биософт-М" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Биософт-М"
Priority to RU2016109459A priority Critical patent/RU2617093C1/en
Priority to EA201800526A priority patent/EA037943B1/en
Priority to PCT/RU2017/050014 priority patent/WO2017160191A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617093C1 publication Critical patent/RU2617093C1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/36—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3621—Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3666—Cardiac or cardiopulmonary bypass, e.g. heart-lung machines
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/50—Details relating to control
    • A61M60/508—Electronic control means, e.g. for feedback regulation
    • A61M60/515—Regulation using real-time patient data
    • A61M60/531—Regulation using real-time patient data using blood pressure data, e.g. from blood pressure sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1698—Blood oxygenators with or without heat-exchangers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/104—Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body
    • A61M60/109—Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body incorporated within extracorporeal blood circuits or systems
    • A61M60/113—Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body incorporated within extracorporeal blood circuits or systems in other functional devices, e.g. dialysers or heart-lung machines
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/104—Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body
    • A61M60/117—Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body for assisting the heart, e.g. transcutaneous or external ventricular assist devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/20—Type thereof
    • A61M60/205—Non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/216—Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/30—Medical purposes thereof other than the enhancement of the cardiac output
    • A61M60/36—Medical purposes thereof other than the enhancement of the cardiac output for specific blood treatment; for specific therapy
    • A61M60/38—Blood oxygenation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/50—Details relating to control
    • A61M60/508—Electronic control means, e.g. for feedback regulation
    • A61M60/515—Regulation using real-time patient data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/50—Details relating to control
    • A61M60/508—Electronic control means, e.g. for feedback regulation
    • A61M60/538—Regulation using real-time blood pump operational parameter data, e.g. motor current
    • A61M60/546—Regulation using real-time blood pump operational parameter data, e.g. motor current of blood flow, e.g. by adapting rotor speed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/50—Details relating to control
    • A61M60/592—Communication of patient or blood pump data to distant operators for treatment purposes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80—Constructional details other than related to driving
    • A61M60/802—Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/818—Bearings
    • A61M60/82—Magnetic bearings

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: perfusion circuit pump drive device includes a pump drive unit, perfusion parameters control unit, perfusate oxygen saturation control unit, perfusate volumetric flow rate control unit, sound and light indication unit and remote control unit connected to the central microcontroller configured to control power supply. The pump drive unit includes a pump drive microcontroller connected through power switches and electric motor to a magnetic coupling, connecting the motor shaft to the pump included into the perfusion circuit. The perfusion parameters control unit includes the first and the second filters with inputs receiving voltage from perfusate pressure and temperature sensors, respectively, an analog-digital converter connected to the filter outputs and to the perfusion parameters microcontroller input associated with the central microcontroller. The perfusate oxygen saturation control unit comprises a transimpedance amplifier, adapted to connect the oxygen saturation sensor and connecyed via an analog-digital converter to the perfusate oxygen saturation control unit microcontroller, with one output connectable via an analog-digital converter to perfusate oxygen saturation sensor LEDs, and the other connected to the central microcontroller. The perfusate volumetric flow rate control unit includes a time-to-digital converter, connected to piezo elements with measuring signals generator outputs and time meter inputs. Time meter output is connected to the microcontroller for perfusate volumetric flow rate calculation. The remote control unit is configured to generate and supply control commands to start and stop the pump, record perfusion parameters and configure sensors. The sound and light indication unit is connected to the central microcontroller.
EFFECT: reliable and long-term distance maintenance of viable donor organs perfusion conditions in the donor's body.
3 cl, 4 dwg

Description

Область изобретенияField of Invention

Изобретение относится к медицине, в частности к медицинской технике, а именно к устройствам, предназначенным для восстановления, экстренной поддержки кровообращения и оксигенации крови в условиях реанимации, кардиохирургии, медицины катастроф при острой кардио, кардиореспираторной недостаточности, создающей угрозу жизни или значительный вред здоровью больного, а также для проведения экстракорпоральной перфузии с целью восстановления и поддержания жизнеспособности донорских органов после остановки естественного кровообращения для осуществления последующей трансплантации.The invention relates to medicine, in particular to medical equipment, in particular to devices intended for restoration, emergency support of blood circulation and blood oxygenation in the conditions of resuscitation, cardiac surgery, disaster medicine in acute cardio, cardiorespiratory insufficiency, which poses a threat to life or significant harm to the patient’s health, as well as for extracorporeal perfusion in order to restore and maintain the viability of donor organs after stopping natural circulation for the implementation of subsequent transplantation.

Уровень техникиState of the art

Десятки и даже сотни тысяч людей для сохранения жизни нуждаются в пересадке донорских органов. При этом проблемой является сохранение жизнеспособности и функций любых типов донорских органов. Актуальным является также поддержание или замена транспортной функции левого желудочка сердца у больных с тяжелыми формами сердечной недостаточности, функций легкого при легочной и/или сердечно-легочной недостаточности.Tens and even hundreds of thousands of people need a transplant of donor organs to save life. The problem is the preservation of the viability and functions of any types of donor organs. It is also relevant to maintain or replace the transport function of the left ventricle of the heart in patients with severe forms of heart failure, lung function in pulmonary and / or cardiopulmonary failure.

В настоящее время наиболее распространенной является холодовая консервация донорских органов при температуре от 4 до 8°С с последующим хранением донорского органа в специальном контейнере. Трансплантация таких органов зачастую сопровождается отторжением, снижением срока службы трансплантатов. Холодовая консервация пострадавших от недостатка кислорода органов на сегодняшний день является нерациональной, особенно на фоне все более широкого использования трансплантатов от доноров.Currently, the most common is the cold preservation of donor organs at a temperature of 4 to 8 ° C, followed by storage of the donor organ in a special container. Transplantation of such organs is often accompanied by rejection, a decrease in the life of the grafts. The cold preservation of organs affected by a lack of oxygen is irrational today, especially against the backdrop of the increasing use of transplants from donors.

Органы от всех типов доноров восприимчивы к тепловой ишемии, которая вызвана прекращением или снижением кровотока и может привести к существенной потере функций органа. Перед удалением органа из тела донора необходимо подтверждение необратимого повреждения головного мозга после остановки сердца. В связи с этим средний период тепловой ишемии составляет приблизительно 10-40 минут и более, что приводит к существенной потере функций органа, что имеет место в случае поддержания (экстренного) жизнедеятельности органов при острой сердечной, сердечно-легочной недостаточности. Прекращение/ снижение кровотока есть следствие сердечной недостаточности. Сердечно-легочная недостаточность осложнена низкой оксигенацией крови, что приводит к кислородному голоданию или кислородной ишемии различной тяжести.Organs from all types of donors are susceptible to thermal ischemia, which is caused by the cessation or decrease in blood flow and can lead to a significant loss of organ functions. Before removing an organ from a donor’s body, confirmation of irreversible brain damage after cardiac arrest is necessary. In this regard, the average period of thermal ischemia is approximately 10-40 minutes or more, which leads to a significant loss of organ functions, which occurs in the case of maintaining (emergency) organ activity in acute cardiac, cardiopulmonary failure. The cessation / decrease in blood flow is a consequence of heart failure. Cardiopulmonary insufficiency is complicated by low blood oxygenation, which leads to oxygen starvation or oxygen ischemia of varying severity.

Известны устройства для перфузии изолированных органов с сохранением постоянства массы и других параметров перфузии (авторские свидетельства SU 1464324, SU 1687262, SU 479466, патенты RU 2489855, RU 2441608, опубликованные патентные заявки US 2013331762, US 2012302995, US 2002032405).Known devices for perfusion of isolated organs with constant mass and other perfusion parameters (copyright certificates SU 1464324, SU 1687262, SU 479466, patents RU 2489855, RU 2441608, published patent applications US 2013331762, US 2012302995, US 2002032405).

Недостатками этих устройств являются повреждение эндотелия за счет эндотелиально-лейкоцитарного взаимодействия, отсутствие контроля проходимости микроциркуляторного русла (контроля параметров перфузии), что может привести к повреждению структуры органа за счет избыточного перфузионного давления, большое время бесперфузионного периода, что приводит к дополнительному повреждению структурных единиц органов.The disadvantages of these devices are damage to the endothelium due to endothelial-leukocyte interaction, lack of control of the patency of the microvasculature (control of perfusion parameters), which can lead to damage to the structure of the organ due to excessive perfusion pressure, a long time of the perfusion-free period, which leads to additional damage to the structural units of organs .

В последнее время используется экстракорпоральная нормотермическая перфузия донорских органов до осуществления эксплантации, органов пациента при сердечной и сердечно-легочной недостаточности. Эффективность такого подхода состоит практически в полном восстановлении и поддержке функциональной пригодности органов пациентов, доноров. Для поддержки жизнедеятельности больных с сердечной и сердечно-легочной недостаточностью используются аппараты вспомогательного кровообращения, аппарат искусственной вентиляции легких, аппарат искусственного кровообращения, аппарат экстракорпоральной оксигенации легких и др. Это дорогое, сложное в эксплуатации стационарное оборудование, которое позволяет до, во время или после операции проводить протезирование сердца (функций), легких или одновременно сердца и легких. Это оборудование, как правило, используется в отделениях шоковой терапии, реанимации, кардиохирургии и нейрохирургии.Recently, extracorporeal normothermic perfusion of donor organs has been used before explantation, patient organs in cardiac and cardiopulmonary failure. The effectiveness of this approach lies in the almost complete restoration and support of the functional fitness of the organs of patients and donors. To support the vital functions of patients with cardiac and cardiopulmonary insufficiency, cardiopulmonary bypasses, mechanical ventilation apparatus, cardiopulmonary bypass, extracorporeal oxygenation apparatus, etc. are used. This is expensive, complicated stationary equipment that allows before, during or after surgery. perform prosthetics of the heart (functions), lungs, or both the heart and lungs. This equipment is usually used in the departments of shock therapy, resuscitation, cardiac surgery and neurosurgery.

Наиболее близким является устройство, раскрытое в RU 2570391. В этом решении перфузия органа осуществляется внутри тела донора, при этом контролируются параметры перфузата, в перфузионной магистрали установлены лейкоцитарный фильтр, оксигенатор, насос, блок управления и энергопитания насоса, датчики давления снабжены обратной связью. В известном устройстве фактически моделируются близкие к физиологическим условия: возобновляется кровообращение органа с доставкой кислорода, осуществляется управление объемом перфузата. Устройство также может использоваться для поддержания жизнедеятельности пациентов при указанной выше недостаточности.The closest is the device disclosed in RU 2570391. In this solution, organ perfusion is carried out inside the donor body, while the perfusion solution is monitored, a leukocyte filter, an oxygenator, a pump, a pump control and power supply are installed in the perfusion line, and pressure sensors are provided with feedback. In the known device, practically physiological conditions are simulated: blood circulation of the organ with oxygen delivery resumes, perfusion volume is controlled. The device can also be used to support the life of patients with the above failure.

Однако в известных решениях при управлении скоростью и объемом перфузии не учитываются реальные температурные условия и насыщенность перфузата кислородом. Отсутствует режим экстренного снижения перфузии в случае выхода параметров за допустимые предельные значения. Отсутствует возможность дистанционного управления процессом.However, in known solutions, when controlling the speed and volume of the perfusion, the real temperature conditions and the saturation of the perfusate with oxygen are not taken into account. There is no emergency perfusion reduction mode if the parameters go beyond the permissible limit values. There is no possibility of remote control of the process.

Таким образом, имеется потребность усовершенствования устройства для экстракорпоральной перфузии органов внутри тела как после остановки естественного кровообращения, так и для поддержания их жизнедеятельности с целью гарантированного восстановления и поддержания функционирования в течение возможно более длительного времени, исключения повреждения эндотелия, сокращения времени бесперфузионного периода, снижения и в идеальном случае исключения вероятности отторжения органа после пересадки. Имеется потребность в создании удобного режима управления и контроля параметров процесса поддержания жизнеспособности как донорских органов, так и органов пациентов с острой сердечной, легочной, сердечно-легочной недостаточностью.Thus, there is a need to improve the device for extracorporeal perfusion of organs inside the body both after stopping natural circulation, and to maintain their vital functions with the goal of guaranteed recovery and maintenance of functioning for the longest possible time, eliminating endothelial damage, reducing the time of the non-perfusion period, and reducing in the ideal case, eliminating the probability of organ rejection after transplantation. There is a need to create a convenient mode of control and monitoring of the parameters of the process of maintaining the viability of both donor organs and organs of patients with acute cardiac, pulmonary, cardiopulmonary insufficiency.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Изобретение направлено на решение задачи длительного поддержания жизнеспособности и функциональных свойств донорских органов, предназначенных как для имплантации нуждающимся в них пациентам, так и экстренной поддержки жизнедеятельности пациентов с острой сердечной, сердечно-легочной недостаточностью.The invention is aimed at solving the problem of long-term maintenance of the viability and functional properties of donor organs, intended both for implantation to patients in need and of emergency support for the vital functions of patients with acute cardiac, cardiopulmonary insufficiency.

Технический результат заключается в обеспечении надежного длительного дистанционного поддержания условий перфузии жизнеспособных донорских органов внутри тела донора, так и органов пациентов с острой сердечной, сердечно-легочной патологией.The technical result consists in providing reliable long-term remote maintenance of perfusion conditions for viable donor organs inside the body of a donor and organs of patients with acute cardiac, cardiopulmonary pathology.

Технический результат заключается в обеспечении надежного длительного дистанционного поддержания условий перфузии жизнеспособных донорских органов внутри тела донора и экстренной реанимации пациентов с острой сердечно-легочной патологией.The technical result consists in providing reliable long-term remote maintenance of the perfusion conditions of viable donor organs inside the body of the donor and emergency resuscitation of patients with acute cardiopulmonary pathology.

Дополнительный технический результат заключается в дистанционном оповещении обслуживающего персонала о возникновении аварийных, нештатных и опасных ситуаций, сокращении времени подготовки и ввода в эксплуатацию устройства, повышении оперативности реагирования персонала на экстренные сигналы, повышении удобства и безопасности обслуживания пациентов. Это обеспечивает повышение качества и эффективности обслуживания пациента.An additional technical result consists in remotely alerting staff about the occurrence of emergency, abnormal and dangerous situations, reducing the preparation and commissioning of the device, increasing the responsiveness of personnel to emergency signals, increasing the convenience and safety of patient care. This provides improved quality and efficiency of patient care.

Технический результат достигается благодаря тому, что устройство привода насоса перфузионного контура, включающее блок привода насоса, блок контроля параметров перфузии, блок контроля насыщения перфузата кислородом, блок контроля объемного расхода перфузата, блок звуковой и световой индикации и блок дистанционного управления, связанные с центральным микроконтроллером, выполненным с возможностью контроля блока питания, при этомThe technical result is achieved due to the fact that the drive device for the perfusion circuit, including the pump drive unit, the perfusion parameter control unit, the perfusate oxygen saturation control unit, the perfusate volume flow control unit, the sound and light indication unit and the remote control unit associated with the central microcontroller, configured to control the power supply, while

блок привода насоса включает связанный с центральным микроконтроллером микроконтроллер привода насоса, связанный через силовые ключи и электродвигатель, выход с датчиков которого подключен к микроконтроллеру привода насоса, с магнитной муфтой, соединяющей вал электродвигателя с насосом, включенным в перфузионный контур,the pump drive unit includes a pump drive microcontroller connected to the central microcontroller, connected through power switches and an electric motor, the output from the sensors of which is connected to the pump drive microcontroller, with a magnetic coupling connecting the motor shaft to the pump included in the perfusion circuit,

блок контроля параметров перфузии включает первый и второй фильтры, на входы которых поступают напряжения от датчиков давления и температуры перфузата соответственно, аналого-цифровой преобразователь, связанный с выходами фильтров и со входом микроконтроллера параметров перфузии, связанного с центральным микроконтроллером,the perfusion parameter control unit includes first and second filters, the inputs of which supply voltages from the pressure sensors and perfusion temperature sensors, respectively, an analog-to-digital converter connected to the filter outputs and to the input of the perfusion parameter microcontroller connected to the central microcontroller,

блок контроля насыщения перфузата кислородом включает трансимпедансный усилитель, выполненный с возможностью подключения датчика насыщения кислородом и связанный через аналого-цифровой преобразователь с микроконтроллером блока контроля насыщения перфузата кислородом, один выход которого имеет возможность подключения через цифроаналоговый преобразователь к светодиодам датчика насыщения перфузата кислородом, а другой связан с центральным микроконтроллером,the oxygen saturation control unit of the perfusate includes a transimpedance amplifier configured to connect an oxygen saturation sensor and connected through an analog-to-digital converter to the microcontroller of the oxygen saturation control unit of the perfusate, one output of which can be connected via a digital-analog converter to the oxygen saturation sensor LEDs, and the other is connected with a central microcontroller,

блок контроля объемного расхода перфузата включает время-цифровой преобразователь, выходами генератора измерительных сигналов и входами измерителя времени подключенный к пьезоэлементам, при этом выход измерителя времени подключен к микроконтроллеру вычисления объемного расхода перфузата, подключенного двусторонней связью к центральному микроконтроллеру и входу генератора измерительных сигналов,the perfusate volumetric flow control unit includes a time-to-digital converter, the outputs of the measuring signal generator and the inputs of the time meter are connected to piezoelectric elements, while the output of the time meter is connected to a microcontroller for calculating the volume flow of the perfusate connected by two-way communication to the central microcontroller and the input of the measuring signal generator,

блок дистанционного управления выполнен с возможностью формирования и подачи управляющих команд на включение и остановку насоса, запись параметров перфузии и настройку датчиков, аthe remote control unit is configured to generate and submit control commands for starting and stopping the pump, recording perfusion parameters and setting sensors, and

блок звуковой и световой индикации подключен к центральному микроконтроллеру с возможностью подачи звукового и светового сигналов при выходе значений параметров перфузии за пределы допустимых и в случае остановки насоса.the sound and light indication unit is connected to the central microcontroller with the ability to supply sound and light signals when the perfusion parameters go beyond the permissible limits even if the pump stops.

Блок питания содержит зарядное устройство, подключенное к аккумуляторной батарее, связанной с блоком управления питанием от аккумуляторной батареи и управляющим предохранителем, через силовые ключи, управляемые блоком управления питанием от аккумуляторной батареи, связанным с блоком выбора источника питания, выход которого подключен к центральному микропроцессору.The power supply unit contains a charger connected to the battery connected to the battery power control unit and a control fuse, through power switches controlled by the battery power control unit connected to the power supply selection unit, the output of which is connected to the central microprocessor.

Блок дистанционного управления включает центральный микроконтроллер пульта дистанционного управления, связанный с сенсорной панелью, экраном, оперативным запоминающим устройством, блоком звуковой индикации, устройством флэш-памяти, а по каналу радиосвязи - с центральным микроконтроллером устройства привода насоса.The remote control unit includes a central microcontroller of the remote control associated with the touch panel, screen, random access memory, sound indication unit, flash memory device, and via a radio channel, with the central microcontroller of the pump drive device.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Сущность изобретения и возможность достижения технического результата будут более понятны из последующего описания со ссылками на позиции чертежей, где на:The invention and the possibility of achieving a technical result will be more clear from the following description with reference to the position of the drawings, where:

фиг. 1 приведена схема контура перфузии,FIG. 1 shows a diagram of the perfusion circuit,

фиг. 2 изображена структурная схема устройства привода насоса перфузионного контура для восстановления кровообращения и оксигенации крови,FIG. 2 shows a block diagram of a device for driving a perfusion circuit pump to restore blood circulation and blood oxygenation,

фиг. 3 приведена схема блока дистанционного управления,FIG. 3 shows a diagram of a remote control unit,

Фиг. 4 приведена схема блока питания (пример выполнения).FIG. 4 shows a diagram of the power supply (an example implementation).

На чертежах использованы следующие обозначения и сокращения:In the drawings, the following notation and abbreviations are used:

1 - блок контроля параметров перфузии1 - block control perfusion parameters

2 - фильтр2 - filter

3 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП)3 - analog-to-digital converter (ADC)

4 - микроконтроллер параметров перфузии4 - microcontroller perfusion parameters

5 - фильтр5 - filter

6 - аналого-цифровой преобразователь6 - analog-to-digital converter

7 - блок контроля насыщения перфузата кислородом7 - oxygen saturation control unit for perfusion solution

8 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)8 - digital-to-analog converter (DAC)

9 - трансимпедансный усилитель9 - transimpedance amplifier

10 - аналого-цифровой преобразователь10 - analog-to-digital Converter

11 - микроконтроллер блока контроля насыщения перфузата кислородом11 - microcontroller of the oxygen saturation perfusate control unit

12 - центральный микроконтроллер12 - central microcontroller

13 - блок контроля объемного расхода перфузата13 - control unit volumetric flow rate of perfusion solution

14 – время-цифровой преобразователь14 - time-to-digital converter

15 - генератор измерительных сигналов15 - measuring signal generator

16 - измеритель времени16 - time meter

17, 18 - пьезоэлементы17, 18 - piezoelectric elements

19 - микроконтроллер вычисления объемного расхода перфузата19 is a microcontroller calculating the volumetric flow rate of the perfusate

20 - блок привода насоса20 - pump drive unit

21 - микроконтроллер привода насоса21 - microcontroller drive pump

22 - силовые ключи22 - power keys

23 - электродвигатель23 - electric motor

24 - магнитная муфта24 - magnetic clutch

25 - насос25 - pump

26 - перфузионный контур26 - perfusion circuit

27 - блок звуковой и световой индикации27 - block sound and light indication

28 - канал радиосвязи28 - channel radio

29 - блок дистанционного управления (пульт)29 - remote control unit (remote control)

30 - экран30 - screen

31 - сенсорная панель управления31 - touch control panel

32 - оперативное запоминающее устройство32 - random access memory

33 - флэш-память33 - flash memory

34 - блок звуковой индикации34 - sound indication block

35 - центральный микроконтроллер блока дистанционного управления35 - the central microcontroller of the remote control unit

36 - блок питания36 - power supply

37 - аккумуляторная батарея37 - battery

38 - зарядное устройство38 - charger

39 - управляемый предохранитель39 - controlled fuse

40 - силовые ключи40 - power keys

41 - блок управления питанием аккумуляторной батареи41 - battery power control unit

42 - блок выбора источника питания42 - power supply selection unit

43 - привод насоса43 - pump drive

44 - датчик давления, установленный на входе в артериальную канюлю и подключенный к блоку контроля параметров перфузии привода насоса44 - pressure sensor installed at the entrance to the arterial cannula and connected to the control unit for perfusion parameters of the pump drive

45 - датчик давления, установленный на выходе из венозной канюли и подключенный к блоку контроля параметров перфузии привода насоса45 - pressure sensor installed at the outlet of the venous cannula and connected to the control unit for perfusion of the pump drive

46 - датчик оксигенации, подключенный к блоку контроля насыщения перфузата кислородом46 - oxygenation sensor connected to the oxygen saturation control unit of the perfusate

47 - лейкоцитарный фильтр47 - leukocyte filter

48 - оксигенатор48 - oxygenator

Структурная схема устройства привода насоса контура перфузии для восстановления кровообращения и оксигенации крови (далее - устройство привода насоса) представлена на фиг. 2. Устройство привода насоса включает блок 20 привода насоса, блок 1 контроля параметров перфузии, блок 7 контроля насыщения перфузата кислородом, блок 13 контроля объемного расхода перфузата, блок 27 звуковой и световой индикации, канал связи 28 и блок 29 дистанционного управления (выполненный в виде пульта), связанные с центральным микроконтроллером 12 (выполнен на базе микросхемы STM32F405RG).The block diagram of the perfusion circuit pump drive device for restoring blood circulation and blood oxygenation (hereinafter referred to as the pump drive device) is shown in FIG. 2. The pump drive device includes a pump drive unit 20, a perfusion parameter control unit 1, a perfusate oxygen saturation control unit 7, a perfusate volumetric flow control unit 13, a sound and light indication unit 27, a communication channel 28 and a remote control unit 29 (made as remote control) associated with the central microcontroller 12 (based on the STM32F405RG chip).

Блок 1 контроля параметров перфузии включает фильтры 2, 5, на вход которых поступают напряжения с выходов инвазивных датчиков давления соответственно. Через АЦП 3 (AD7190) фильтры 2, 5 связаны с микроконтроллером 4 (С8051 F340) параметров перфузии, связанным с центральным микроконтроллером 12. Блок 1 также включает АЦП 6, на вход которого поступает напряжение от инвазивного датчика температуры.Unit 1 for monitoring perfusion parameters includes filters 2, 5, the input of which receives voltages from the outputs of invasive pressure sensors, respectively. Through ADC 3 (AD7190), filters 2, 5 are connected to the microcontroller 4 (C8051 F340) perfusion parameters associated with the central microcontroller 12. Unit 1 also includes an ADC 6, the input of which receives voltage from an invasive temperature sensor.

Блок 7 контроля насыщения перфузата кислородом включает трансимпедансный усилитель 9, на вход которого поступает напряжение от датчика насыщения перфузата кислородом, связанный через АЦП 10 (AFE 4400) с микроконтроллером 11 (STM32F030) блока насыщения перфузата кислородом, который связан с ЦАП 8 цепи контроля датчика насыщения перфузата кислородом (цепь контроля светодиодов), на выходе которого формируется сигнал контроля датчика насыщения перфузата кислородом. Другой выход микроконтроллера 11 связан с центральным процессором 12.The oxygen saturation control unit 7 of the perfusate includes a transimpedance amplifier 9, to the input of which voltage is supplied from the oxygen saturation sensor through an ADC 10 (AFE 4400) to the microcontroller 11 (STM32F030) of the oxygen perfusion solution saturation, which is connected to the DAC 8 of the saturation sensor control circuit perfusate oxygen (control circuit of the LEDs), the output of which is formed by the control signal of the sensor saturation of the perfusate with oxygen. Another output of the microcontroller 11 is connected to the central processor 12.

Блок 13 контроля объемного расхода перфузата включает время-цифровой преобразователь 14 (TDC-GP22), выходами генератора 15 измерительных сигналов и входами измерителя 16 времени подключенный к пьезоэлементам 17 и 18 и выходом связанный с микроконтроллером 19 вычисления расхода, подключенного к центральному процессору 12, выходом через микроконтроллер 19 связанному с генератором измерительных сигналов.The perfusate volume flow control unit 13 includes a time-to-digital converter 14 (TDC-GP22), the outputs of the measuring signal generator 15 and the inputs of the time meter 16 connected to the piezoelectric elements 17 and 18 and connected to the microcontroller 19 for calculating the flow connected to the central processor 12, with an output through the microcontroller 19 connected to the measuring signal generator.

Блок привода насоса 20 включает связанный с центральным процессором 12 микроконтроллер 21 (ATMega32M1) привода насоса, через силовые ключи 22 связанный с электродвигателем 23 (FL42), на котором установлены подключенные к микропроцессору 21 привода насоса датчики Холла, и магнитной муфтой 24, связывающей вал электродвигателя 23 с насосом 25, включенным в контур перфузии 26.The pump drive unit 20 includes a pump drive microcontroller 21 (ATMega32M1) connected to the central processor 12, through power switches 22 connected to an electric motor 23 (FL42), on which Hall sensors are connected, and a magnetic coupling 24 connecting the motor shaft connected to the microprocessor 21 of the pump drive 23 with a pump 25 included in the perfusion circuit 26.

Блок 27 звуковой и световой индикации подключен к центральному микроконтроллеру 12 с возможностью подачи звукового и светового сигналов при выходе значений параметров перфузии за пределы допустимых и в случае аварийной остановки насоса 25.The sound and light indication unit 27 is connected to the central microcontroller 12 with the possibility of supplying sound and light signals when the perfusion parameters go beyond the permissible limits even in the event of an emergency stop of the pump 25.

Блок 29 (фиг. 3) дистанционного управления включает сенсорную панель 31 управления, экран дисплея 30 и оперативное запоминающее устройство 32 через центральный микроконтроллер 35 (AT32UC3A3256) блока дистанционного управления 29, канал радиосвязи 28 связан с центральным процессором 12 и выполнен с возможностью подачи команд на включение и остановку насоса 25 контура перфузии 26 (фиг. 1), подачи команд на запись параметров перфузии и настройку датчиков и подачи управляющих команд. Блок 34 звуковой и световой индикации подключен к центральному микроконтроллеру 35 с возможностью подачи звукового сигнал f при выходе значений параметров перфузии за пределы допустимых и в случае аварийной остановки насоса 25.The remote control unit 29 (Fig. 3) includes a touch control panel 31, a display screen 30 and random access memory 32 via a central microcontroller 35 (AT32UC3A3256) of the remote control unit 29, a radio communication channel 28 is connected to the central processor 12 and is configured to send commands to starting and stopping the pump 25 of the perfusion circuit 26 (Fig. 1), the submission of commands for recording perfusion parameters and the adjustment of sensors and the issuance of control commands. The sound and light indication unit 34 is connected to the central microcontroller 35 with the possibility of supplying an audio signal f when the perfusion parameters go beyond the permissible limits even in the event of an emergency stop of the pump 25.

Устройство привода насоса перфузионного контура 26 включается после подключения трубопроводов перфузионного контура к системе кровообращения (фиг. 1). Кнопкой, размещенной на блоке 20 привода насоса, на устройство привода насоса подается питание и включается центральный процессор 12. В энергопитании системы привода насоса реализованы встроенные аккумуляторы, позволяющие обеспечить использование системы в отсутствие источников электрического питания и осуществлять транспортировку из отделения реанимации в операционную донора/пациента.The drive device of the perfusion circuit pump 26 is turned on after connecting the perfusion circuit pipelines to the circulatory system (Fig. 1). A button located on the pump drive unit 20 provides power to the pump drive device and turns on the central processor 12. The power supply of the pump drive system includes built-in batteries that allow the system to be used in the absence of electric power sources and to transport from the intensive care unit to the operating room of the donor / patient .

В приводе насоса реализовано несколько измерительных каналов: 2 канала измерения инвазивного давления, канал измерения температуры, насыщения кислородом и объемного расхода перфузата.Several measuring channels are implemented in the pump drive: 2 channels for measuring invasive pressure, a channel for measuring temperature, oxygen saturation, and perfusion volumetric flow.

Измерение инвазивного давления производится с использованием тензорезистивных датчиков давления мостового типа, подключаемых к блоку 1 контроля параметров перфузии посредством разъемов (на фиг. 2 не показаны). Аналоговые сигналы с датчиков фильтруются в блоках 2 и 5, а затем оцифровываются в АЦП 3. Численные значения напряжения, соответствующие давлениям соответственно, передаются в микроконтроллер 4 блока контроля параметров перфузата и подвергаются цифровой обработке (преобразование напряжения в значения давление, фильтрация артефактов, определение выхода измеренного давления за пределы допустимых значений).Measurement of invasive pressure is performed using bridge-type strain gauge pressure sensors connected to the perfusion parameter control unit 1 by means of connectors (not shown in FIG. 2). The analog signals from the sensors are filtered in blocks 2 and 5, and then digitized in the ADC 3. The numerical values of the voltage corresponding to the pressure, respectively, are transmitted to the microcontroller 4 of the perfusate parameter control unit and are digitally processed (converting voltage to pressure values, filtering artifacts, determining the output measured pressure out of tolerance).

Измерение температуры осуществляется подключением к блоку 1 датчика температуры через разъем с последующим преобразованием его сигнала в АЦП 6. Измеренное значение температуры передается в микроконтроллер 4 блока контроля параметров перфузии.Temperature measurement is carried out by connecting a temperature sensor to unit 1 through a connector, followed by converting its signal to ADC 6. The measured temperature is transmitted to the microcontroller 4 of the perfusion parameter monitoring unit.

Измерение насыщения крови кислородом производится фотометрическим методом. Фотометрический датчик SpO2 подключается к блоку 7 контроля содержания кислорода через разъем. В датчик попеременно подается сигнал на включение красного и инфракрасного светодиодов. Получаемый с фотоприемника датчика аналоговый сигнал усиливается трансимпедансным усилителем 9 и преобразуется в АЦП 10 в цифровое значение. Затем в микроконтроллере 11 блока контроля насыщения перфузата кислородом производится расчет параметров насыщения крови кислородом. В зависимости от условий, в которых производится измерение, необходимо изменять уровень сигнала, подаваемого на фотометрический датчик (светодиоды) блоком ЦАП 8 в цепи контроля светодиодов, который управляется микроконтроллером 11.Measurement of blood oxygen saturation is performed by the photometric method. The SpO2 photometric sensor is connected to the oxygen control unit 7 through the connector. The sensor alternately sends a signal to turn on the red and infrared LEDs. The analog signal received from the photodetector of the sensor is amplified by a transimpedance amplifier 9 and converted into an ADC 10 into a digital value. Then, in the microcontroller 11 of the perfusate oxygen saturation control unit, the parameters of blood oxygen saturation are calculated. Depending on the conditions under which the measurement is carried out, it is necessary to change the level of the signal supplied to the photometric sensor (LEDs) by the DAC unit 8 in the LED monitoring circuit, which is controlled by the microcontroller 11.

Вращение рабочего колеса насоса осуществляется от электродвигателя 23 через магнитную муфту 24, которая по сигналу с микропроцессора 21 производит сцепление вала электродвигателя 23 с валом рабочего колеса насоса 25. Муфта закреплена на валу двигателя. Вращение ротора двигателя приводит к вращению магнитной муфты, создается вращающееся магнитное поле, которое вращает рабочее колесо насоса.The rotation of the impeller of the pump is carried out from the electric motor 23 through a magnetic coupling 24, which, upon a signal from the microprocessor 21, engages the shaft of the electric motor 23 with the shaft of the impeller of the pump 25. The coupling is fixed to the motor shaft. The rotation of the rotor of the motor leads to the rotation of the magnetic clutch, creating a rotating magnetic field that rotates the impeller of the pump.

Управление скоростью вращения ротора двигателя осуществляется микроконтроллером 21 через силовые ключи 22, коммутирующие обмотки двигателя. Регулирование или поддержание скорости вращения вала двигателя 23 осуществляется за счет обработки микропроцессором 21 сигналов обратной связи с двигателя (с датчиков Холла - датчиков положения), установленных в двигателе 23. Три датчики установлены производителем внутри корпуса двигателя с интервалом 120 градусов. Значение необходимой (заданной) скорости вращения рабочего колеса насоса с учетом значений температуры, давления и расхода поступает в микроконтроллер 21 с центрального микропроцессора 12 устройства привода насоса.The control of the rotor speed of the motor rotor is carried out by the microcontroller 21 through power switches 22, switching the motor windings. Regulation or maintenance of the rotational speed of the shaft of the engine 23 is carried out by processing the microprocessor 21 of the feedback signals from the engine (from Hall sensors - position sensors) installed in the engine 23. Three sensors are installed by the manufacturer inside the engine housing with an interval of 120 degrees. The value of the necessary (predetermined) speed of rotation of the impeller of the pump, taking into account the values of temperature, pressure and flow, enters the microcontroller 21 from the central microprocessor 12 of the pump drive device.

Измерение объемного расхода перфузата (далее - расхода) как основного показателя производительности насоса 25 (фиг. 1) осуществляется ультразвуковым методом. Датчик расхода имеет два ультразвуковых пьезоэлемента 17 и 18, определенным образом зафиксированных друг относительно друга.The measurement of the volumetric flow rate of perfusion solution (hereinafter - flow rate) as the main indicator of the productivity of the pump 25 (Fig. 1) is carried out by the ultrasonic method. The flow sensor has two ultrasonic piezoelectric elements 17 and 18, in a certain way fixed relative to each other.

Одна из магистралей контура перфузии расположена между двумя пьезоэлементами 17, 18. При этом импульсы от одного пьезоэлемента распространяются по течению потока перфузата, от другого - против потока. Микроконтроллер 19 вычисления расхода подает команды на генерацию измерительных импульсов через генератор 15 на один из пьезоэлементов 17 или 18. После этого блок 16 измеряет время между моментом подачи сигнала на один пьезоэлемент 17 и моментом приема на втором 18 и передает результат в микроконтроллер 19. Генератор 19 измерительных импульсов и измеритель 16 времени реализованы в микросхеме время-цифрового преобразования 18 (TDC, timetodigitalconverter). По измеренному времени в микроконтроллере 19 производится расчет расхода. Полученное значение расхода передается в центральный процессор 12, откуда в микроконтроллер 19 поступают команды на установку нулевого значения.One of the perfusion circuit lines is located between two piezoelectric elements 17, 18. In this case, pulses from one piezoelectric element propagate along the flow of the perfusate, from the other - against the stream. The microcontroller 19 for calculating the flow sends commands to generate measuring pulses through the generator 15 to one of the piezoelectric elements 17 or 18. After that, the unit 16 measures the time between the moment of feeding the signal to one piezoelectric element 17 and the moment of reception on the second 18 and transmits the result to the microcontroller 19. Generator 19 measuring pulses and the meter 16 time implemented in the chip time-to-digital conversion 18 (TDC, timetodigitalconverter). According to the measured time in the microcontroller 19, the flow rate is calculated. The obtained value of the flow is transmitted to the central processor 12, from where commands are sent to the microcontroller 19 to set the zero value.

Отображение состояния системы, оповещение пользователя сигналами тревоги реализуется в блоке звуковой и световой индикации 27, по каналу радиосвязи 28 (СС2500) эти тревожные сигналы дублируются на экране дисплея пульта дистанционного управления.The display of the system status, notification of the user with alarms is implemented in the sound and light indication unit 27, via the radio channel 28 (CC2500) these alarms are duplicated on the display screen of the remote control.

Передача информации об измерениях давления, температуры, расхода и насыщения крови кислородом, собранной центральным процессором 12, в устройстве привода насоса осуществляется через канал радиосвязи 28 для возможности работы устройства привода насоса в условиях «шума» операционной двунаправленной связи. По каналу связи 28 поступают управляющие команды с пульта 29 (блок дистанционного управления).Information on the measurements of pressure, temperature, flow rate and oxygen saturation collected by the central processor 12 is transmitted to the pump drive device via the radio communication channel 28 to enable the pump drive to operate in the “noise” environment of bi-directional communication. The communication channel 28 receives control commands from the remote control 29 (remote control unit).

Блок 29 дистанционного управления предназначен прежде всего для управления устройством привода насоса и отображения пользовательской информации.The remote control unit 29 is intended primarily for controlling the pump drive device and displaying user information.

Информация о состоянии системы и измеренных физиологических параметрах выводится через пользовательский интерфейс на экран дисплея 30 пульта. Задание режимов работы устройства привода насоса, пуск и остановка насоса 25, настройка датчиков также осуществляется через пользовательский интерфейс путем считывания действий пользователя с сенсорной панели 31. Сигналы сенсорной панели 31 передаются в центральный процессор 12. Для корректной работы экрана в части хранения изображений пользовательского интерфейса реализован блок оперативной памяти 32. При работе с устройством привода насоса имеется также возможность непрерывной записи параметров перфузии во Flash-память 33. Оповещение пользователя об аварийных режимах и сигналы тревоги выдаются пользователю центральным микроконтроллером 35 через блок звуковой индикации 34 пульта 29. В зависимости от выбранного режима работы (заданная скорость вращения рабочего колеса насоса/обеспечение заданного напора на насосе/обеспечение заданного расхода/обеспечение насосом расхода или напора) центральный микроконтроллер 12 через канал связи 28 (блок помехозащищенной радиосвязи) посылает управляющие команды в блок 25 привода насоса, где отрабатывается заданный режим. Также через канал связи 28 (оснащен блоками помехозащищенной радиосвязи) центральный микроконтроллер 12 принимает актуальное состояние привода насоса.Information about the state of the system and the measured physiological parameters is displayed through the user interface on the display screen 30 of the remote control. Setting the operating modes of the pump drive device, starting and stopping the pump 25, and setting up the sensors is also carried out through the user interface by reading the user actions from the touch panel 31. The signals from the touch panel 31 are transmitted to the central processor 12. For the screen to work correctly, the user interface image storage is implemented random access memory unit 32. When working with a pump drive device, it is also possible to continuously record perfusion parameters to the Flash memory 33. Notification gender The user of emergency conditions and alarms are issued to the user by the central microcontroller 35 through the sound indication unit 34 of the console 29. Depending on the selected operating mode (set speed of the pump impeller rotation / provision of a given pressure on the pump / provision of a predetermined flow rate / provision of a flow rate or a pressure by the pump) the central microcontroller 12 sends control commands to the pump drive unit 25, where a predetermined mode is processed, through the communication channel 28 (jamming radio communication unit). Also, through the communication channel 28 (equipped with jamming radio blocks), the central microcontroller 12 assumes the current state of the pump drive.

Перфузионный контур представляет собой комплект одноразового использования. Конкретный состав комплекта и способ подключения к организму человека определяется медицинским персоналом и зависит от целей использования устройства привода насоса. В минимальной комплектации перфузионный контур включает оксигенатор, лейкофильтр, соединительные магистрали и насос.The perfusion circuit is a disposable kit. The specific composition of the kit and the method of connecting to the human body is determined by medical personnel and depends on the purpose of using the pump drive device. The minimum perfusion circuit includes an oxygenator, a leukofilter, connecting lines and a pump.

Питание привода насоса осуществляется от встроенной аккумуляторной батареи или от сети (от сетевого адаптера 220 В, 50 Гц). Контроль процесса заряда/разряда аккумуляторной батареи, балансировка ячеек, управление внутренними режимами, аварийная защита от превышения тока и напряжения в приводе насоса обеспечивает система управления питанием. Состояние системы управления питанием контролируется центральным микроконтроллером. Информация об исправном состоянии блока питания, значении и состоянии заряда аккумулятора отображается в блоке звуковой и световой индикации, управляемым центральным микроконтроллером. Активация звуковой индикации происходит в случае заряда встроенной аккумуляторной батареи близкого к нулю или перехода устройства в аварийный режим.The pump drive is powered from the built-in rechargeable battery or from the mains (from the mains adapter 220 V, 50 Hz). The control of the battery charge / discharge process, cell balancing, control of internal modes, emergency protection against excess current and voltage in the pump drive is provided by the power management system. The status of the power management system is monitored by a central microcontroller. Information about the good condition of the power supply, the value and state of the battery charge is displayed in the sound and light indication unit controlled by the central microcontroller. Sound indication is activated if the built-in rechargeable battery is close to zero or the device goes into emergency mode.

Пример. В клинической практике перфузионная система с усовершенствованным приводом насоса применялась на доноре с внезапной необратимой остановкой кровообращения. Смерть от остановки сердечной деятельности констатирована до извещения донорской службы о наличии потенциального донора, изъятие начато после прибытия судебно-медицинского эксперта, что определило критические сроки первичной тепловой ишемии. Донор женщина в возрасте 48 лет, причина смерти - массивный CAK, время первичной тепловой ишемии составило 50, доза вазопрессорной поддержки 6 мкг/кг/мин, донор имеет исходный уровень азотемии и диуреза в пределах нормы. Экстракорпоральная нормотермическая перфузия абдоминальных донорских органов с использованием аксиального насоса и удалением лейкоцитов проведена модифицированной аутологичной кровью доноров в течение 140 и 142 минут. Начальная скорость перфузии составила 1 л/мин, в течение 15 мин достигала 5 л/мин, уровень подачи кислорода установлен постоянным - 350 мл/мин. Уровень лейкоцитов в перфузионном контуре снизился до 0,78×109/л исходного. Уровень гемоглобина и гематокрита составлял 37,2-0,32 г/л.Example. In clinical practice, a perfusion system with an improved pump drive was used on a donor with a sudden irreversible circulatory arrest. Death from cardiac arrest was ascertained before the donor service was notified of the presence of a potential donor, the seizure was started after the arrival of a forensic expert, which determined the critical time for primary thermal ischemia. The donor is a 48-year-old woman, the cause of death is massive CAK, the time of primary thermal ischemia was 50, the dose of vasopressor support was 6 μg / kg / min, the donor had an initial level of azotemia and urine output within normal limits. Extracorporeal normothermic perfusion of abdominal donor organs using an axial pump and the removal of leukocytes was carried out using modified autologous donor blood for 140 and 142 minutes. The initial perfusion rate was 1 l / min, reached 15 l / min over 15 minutes, the oxygen supply level was set constant at 350 ml / min. The level of leukocytes in the perfusion circuit decreased to 0.78 × 10 9 / l of the original. The level of hemoglobin and hematocrit was 37.2-0.32 g / l.

При использовании системы привода насоса на экране дистанционного блока управления (пульта) отображались данные с датчиков давления, температуры и насыщения перфузата кислородом.When using the pump drive system on the screen of the remote control unit (remote control), data from the sensors of pressure, temperature and saturation of the perfusate with oxygen were displayed.

При снижении расхода перфузата и выходе его значения за нижний допустимый предел подан тревожный звуковой сигнал. Скорость вращения насоса и рабочего колеса насоса увеличена до заданной.When the perfusate consumption decreases and its value goes beyond the lower permissible limit, an alarm sound signal is given. The speed of rotation of the pump and the impeller of the pump is increased to the set.

В ходе перфузии отмечено уменьшение показателей давления, что свидетельствовало о снижении возврата по венозной канюле и позволило своевременно выполнить дополнительное введение объема раствора, предназначенного для защиты органов, тем самым предотвратить снижение перфузионного давления на артериальной канюле и оценить степень отека (проходимость) микрососудистого русла. В состав системы входит датчик давления на входе в артериальную магистраль и датчик давления, установленный на выходе из венозной магистрали. Для сокращения времени сборки устройства на период до 15 минут использовалась упрощенная система экстракорпоральных перфузионных трубок (исключающая использование венозного резервуара) для соединения компонентов устройства.During perfusion, a decrease in pressure indicators was observed, which indicated a decrease in return through the venous cannula and allowed timely additional administration of the volume of the solution intended to protect organs, thereby preventing a decrease in perfusion pressure on the arterial cannula and assessing the degree of edema (patency) of the microvascular bed. The system includes a pressure sensor at the entrance to the arterial line and a pressure sensor installed at the exit of the venous line. To reduce the assembly time of the device by up to 15 minutes, a simplified system of extracorporeal perfusion tubes (excluding the use of a venous reservoir) was used to connect the components of the device.

Реципиентами почек стали 2 пациента, находящиеся на заместительной почечной терапии программным гемодиализом. Средний возраст пациентов 46 лет. Схемы иммуносупрессии включали 3 компонента - ингибиторы кальциневрина, препараты микофеноловой кислоты и глюкокортикоиды в стандартных дозах. Срок наблюдения результатов пересадок почек от доноров составил 1 год. Среднее значение креатинина сыворотки крови к первому году после трансплантации, составляющее 84±13,1 мкмоль/л, соответствует удовлетворительной функции почечных трансплантатов.2 patients who were on renal replacement therapy with program hemodialysis became kidney recipients. The average age of patients is 46 years. Immunosuppression schemes included 3 components - calcineurin inhibitors, mycophenolic acid preparations, and glucocorticoids in standard doses. The follow-up period for kidney transplant results from donors was 1 year. The average serum creatinine by the first year after transplantation, 84 ± 13.1 μmol / L, corresponds to a satisfactory function of renal transplants.

Система привода насоса экстракорпоральной перфузии органов (донора, пациента) обеспечивает:An extracorporeal organ perfusion pump drive system (donor, patient) provides:

восстановление и поддержание жизнеспособности донорских органов после остановки естественного кровообращения для их последующей трансплантации,restoration and maintenance of the viability of donor organs after stopping natural circulation for their subsequent transplantation,

восстанавливает проходимость микроциркуляторного русла трансплантата и устраняет повреждения эндотелия за счет эндотелиально-лейкоцитарного взаимодействия,restores patency of the microvasculature of the graft and eliminates endothelial damage due to endothelial-leukocyte interaction,

осуществляет контроль проходимости микроциркуляторного русла,controls the patency of the microvasculature,

сокращает время бесперфузионного периода,reduces the time of the non-perfusion period,

осуществляет контроль объема и других параметров перфузата,controls the volume and other parameters of the perfusion solution,

подает тревожные сигналы при выходе параметров перфузата за границы допустимых значений и в случае аварийных ситуаций,gives alarm signals when the perfusion solution exceeds the limits of acceptable values and in case of emergency situations,

обеспечивает дистанционное управление работой насоса.provides remote control of the pump.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Все блоки, устройства и составляющие элементы системы привода насоса реализованы на базе известных и широко используемых в медицинской технике изделий и материалов. Устройство может быть использовано в работе центров органного донорства, отделениях реанимации и интенсивной терапии, отделениях сердечно-сосудистой терапии, отделениях онкологии. Перспективным представляется использование при транспортировке донора для проведения дополнительных исследований (коронарографии, ангиографии (в т.ч. церебральной), CKT), в научно-исследовательских целях.All blocks, devices and constituent elements of the pump drive system are implemented on the basis of well-known products and materials widely used in medical technology. The device can be used in the work of organ donation centers, intensive care units and intensive care units, cardiovascular therapy departments, oncology departments. It seems promising to use a donor for transportation for additional research (coronary angiography, angiography (including cerebral), CKT), for research purposes.

Claims (8)

1. Устройство привода насоса перфузионного контура, включающее блок привода насоса, блок контроля параметров перфузии, блок контроля насыщения перфузата кислородом, блок контроля объемного расхода перфузата, блок звуковой и световой индикации и блок дистанционного управления, связанные с центральным микроконтроллером, выполненным с возможностью контроля блока питания, при этом1. The drive device of the perfusion circuit pump, including a pump drive unit, a perfusion parameter monitoring unit, a perfusate oxygen saturation control unit, a perfusate volumetric flow control unit, an audio and light indication unit and a remote control unit associated with a central microcontroller configured to control the unit power, while блок привода насоса включает связанный с центральным микроконтроллером микроконтроллер привода насоса, связанный через силовые ключи и электродвигатель, выход с датчиков которого подключен к микроконтроллеру привода насоса, с магнитной муфтой, соединяющей вал электродвигателя с насосом, включенным в перфузионный контур,the pump drive unit includes a pump drive microcontroller connected to the central microcontroller, connected through power switches and an electric motor, the output from the sensors of which is connected to the pump drive microcontroller, with a magnetic coupling connecting the motor shaft to the pump included in the perfusion circuit, блок контроля параметров перфузии включает первый и второй фильтры, на входы которых поступают напряжения от датчиков давления и температуры перфузата соответственно, аналого-цифровой преобразователь, связанный с выходами фильтров и со входом микроконтроллера параметров перфузии, связанного с центральным микроконтроллером,the perfusion parameter control unit includes first and second filters, the inputs of which supply voltages from the pressure sensors and perfusion temperature sensors, respectively, an analog-to-digital converter connected to the filter outputs and to the input of the perfusion parameter microcontroller connected to the central microcontroller, блок контроля насыщения перфузата кислородом включает трансимпедансный усилитель, выполненный с возможностью подключения датчика насыщения кислородом и связанный через аналого-цифровой преобразователь с микроконтроллером блока контроля насыщения перфузата кислородом, один выход которого имеет возможность подключения через цифроаналоговый преобразователь к светодиодам датчика насыщения перфузата кислородом, а другой связан с центральным микроконтроллером,the oxygen saturation control unit of the perfusate includes a transimpedance amplifier configured to connect an oxygen saturation sensor and connected through an analog-to-digital converter to the microcontroller of the oxygen saturation control unit of the perfusate, one output of which can be connected via a digital-analog converter to the oxygen saturation sensor LEDs, and the other is connected with a central microcontroller, блок контроля объемного расхода перфузата включает время-цифровой преобразователь, выходами генератора измерительных сигналов и входами измерителя времени подключенный к пьезоэлементам, при этом выход измерителя времени подключен к микроконтроллеру вычисления объемного расхода перфузата, подключенного двусторонней связью к центральному микроконтроллеру и входу генератора измерительных сигналов,the perfusate volumetric flow control unit includes a time-to-digital converter, the outputs of the measuring signal generator and the inputs of the time meter are connected to piezoelectric elements, while the output of the time meter is connected to a microcontroller for calculating the volume flow of the perfusate connected by two-way communication to the central microcontroller and the input of the measuring signal generator, блок дистанционного управления выполнен с возможностью формирования и подачи управляющих команд на включение и остановку насоса, запись параметров перфузии и настройку датчиков, а блок звуковой и световой индикации подключен к центральному микроконтроллеру с возможностью подачи звукового и светового сигналов при выходе значений параметров перфузии за пределы допустимых и в случае остановки насоса.the remote control unit is configured to generate and submit control commands to turn the pump on and off, record perfusion parameters and configure sensors, and the sound and light indication unit is connected to the central microcontroller with the ability to supply sound and light signals when the values of perfusion parameters are outside the permissible and if the pump stops. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что включает блок питания, содержащий зарядное устройство, подключенное к аккумуляторной батарее, связанной с блоком управления питанием от аккумуляторной батареи и управляющим предохранителем, через силовые ключи, управляемые блоком управления питанием от аккумуляторной батареи, связанным с блоком выбора источника питания, выход которого подключен к центральному микропроцессору.2. The device according to claim 1, characterized in that it includes a power supply unit containing a charger connected to a battery connected to the battery power control unit and a control fuse, through power switches controlled by the battery power control unit with a power supply selection unit, the output of which is connected to a central microprocessor. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что блок дистанционного управления включает центральный микроконтроллер пульта дистанционного управления, связанный с сенсорной панелью, экраном, оперативным запоминающим устройством, блоком звуковой индикации, устройством флэш-памяти, а по каналу радиосвязи - с центральным микроконтроллером устройства привода насоса.3. The device according to p. 1 or 2, characterized in that the remote control unit includes a central microcontroller of the remote control associated with the touch panel, screen, random access memory, sound indication unit, flash memory device, and via a radio communication channel with The central microcontroller of the pump drive device.
RU2016109459A 2016-03-16 2016-03-16 Perfusion circuit pump drive unit for restoration of blood circulation and oxygenation RU2617093C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109459A RU2617093C1 (en) 2016-03-16 2016-03-16 Perfusion circuit pump drive unit for restoration of blood circulation and oxygenation
EA201800526A EA037943B1 (en) 2016-03-16 2017-03-15 Device for driving a perfusion circuit pump for restoring blood circulation and blood oxygenation
PCT/RU2017/050014 WO2017160191A1 (en) 2016-03-16 2017-03-15 Device for driving a perfusion circuit pump for restoring blood circulation and blood oxygenation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109459A RU2617093C1 (en) 2016-03-16 2016-03-16 Perfusion circuit pump drive unit for restoration of blood circulation and oxygenation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2617093C1 true RU2617093C1 (en) 2017-04-19

Family

ID=58642747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016109459A RU2617093C1 (en) 2016-03-16 2016-03-16 Perfusion circuit pump drive unit for restoration of blood circulation and oxygenation

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA037943B1 (en)
RU (1) RU2617093C1 (en)
WO (1) WO2017160191A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2666515C2 (en) * 2017-09-21 2018-09-07 Общество с ограниченной ответственностью "ТрансБиоТек" Method of extracorporal recovery of perfusion and oxygenation in donor body
RU185905U1 (en) * 2018-06-29 2018-12-21 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" Automated device for emergency restoration of blood circulation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA038473B1 (en) * 2019-12-26 2021-09-02 Дмитрий Алексеевич Федорук Device for perfusion conditioning of donor organ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997045527A1 (en) * 1996-05-29 1997-12-04 Trans D.A.T.A. Service, Inc. Portable perfusion/oxygenation module having respiratory gas driven, mechanically linked dual pumps and mechanically actuated flow control valve for slow pulsatile cycling of oxygenated perfusate during in vitro conservation of viable transplant organs
US20140220550A1 (en) * 2011-09-02 2014-08-07 Organ Assist B.V. Apparatus, system and method for conditioning and preserving an organ from a donor
US20150289499A1 (en) * 2012-09-08 2015-10-15 Organ Technologies, Inc. Method for maintaining organ or tissue for transplantation use for long period
RU2570391C1 (en) * 2014-06-20 2015-12-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Биософт-М" Device for extracorporeal mechanical perfusion of donor organs inside donor's body

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997045527A1 (en) * 1996-05-29 1997-12-04 Trans D.A.T.A. Service, Inc. Portable perfusion/oxygenation module having respiratory gas driven, mechanically linked dual pumps and mechanically actuated flow control valve for slow pulsatile cycling of oxygenated perfusate during in vitro conservation of viable transplant organs
US20140220550A1 (en) * 2011-09-02 2014-08-07 Organ Assist B.V. Apparatus, system and method for conditioning and preserving an organ from a donor
US20150289499A1 (en) * 2012-09-08 2015-10-15 Organ Technologies, Inc. Method for maintaining organ or tissue for transplantation use for long period
RU2570391C1 (en) * 2014-06-20 2015-12-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Биософт-М" Device for extracorporeal mechanical perfusion of donor organs inside donor's body

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2666515C2 (en) * 2017-09-21 2018-09-07 Общество с ограниченной ответственностью "ТрансБиоТек" Method of extracorporal recovery of perfusion and oxygenation in donor body
RU185905U1 (en) * 2018-06-29 2018-12-21 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" Automated device for emergency restoration of blood circulation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017160191A1 (en) 2017-09-21
EA037943B1 (en) 2021-06-10
EA201800526A1 (en) 2019-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019150651A (en) Monitoring body fluid volume for patients with renal disease
US4464172A (en) Computer-control medical care system
JP4276834B2 (en) Biological information and blood processing apparatus information management system
US10066983B2 (en) Sensor system for detection of phases and/or phase transitions in peritoneal dialysis treatments
RU2261118C2 (en) Artificial circulation of the blood mobile apparatus
RU2617093C1 (en) Perfusion circuit pump drive unit for restoration of blood circulation and oxygenation
ES2599758T3 (en) Total fluid loss control system
JP2016538094A (en) Blood pump control system and blood pump system
US10420870B2 (en) Heart rate determination based on VAD current waveform
EP4015015A1 (en) Dialysis systems
CN114470377A (en) Intelligent ECMO treatment device and control method of system based on rolling blood pump
RU2570391C1 (en) Device for extracorporeal mechanical perfusion of donor organs inside donor's body
Robinson et al. An abdominal left ventricular assist device: preclinical studies
Maunz et al. Bridge to Life: The Lifebridge B2T® extracorporeal life support system in an in vitro trial
CN218129420U (en) Intelligent ECMO treatment device and system based on rolling blood pump
RU185905U1 (en) Automated device for emergency restoration of blood circulation
CN110730989B (en) Personalized renal failure chronic care system and method
RU2506956C2 (en) Method for symbiotic compensation of chronic renal insufficiency (cri) in individual
Hyotala Caring for Pediatric Heart Failure Patients With Long-Term Mechanical Circulatory Support
Beering et al. Experience with a wearable electric left ventricular assist system
WO2021243200A1 (en) Wearable dialysis system with ultrafiltrate module
Ronco et al. Rationale and need for simpler and effective miniaturized bedside
Devine Troubleshooting the left ventricular assist device
CA1157102A (en) Computer-controlled medical care system
Areephanthu et al. Tolerability of Intermittent Hemodialysis in a Cohort of Patients with Left Ventricular Assist Device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180317

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20181113