CN114779854B - 一种用于低温机械灌注的物质冷保存基站及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于低温机械灌注的物质冷保存基站及其操作方法，基站包括箱体和箱门，箱体包括多个用于冷藏和/或冷冻物品的网格单元和多个温度传感器，网格单元上设有重量传感器或光电传感器；制冷单元，对网格单元进行制冷；操作和显示单元，用于输入参数和控制指令，并且显示网格单元的状态；控制单元，响应来自温度传感器、重量传感器、光电传感器的信号、或操作和显示单元的输入参数和控制指令，实施对制冷单元、操作和显示单元或网格单元的控制，还包括报警单元和云端。本发明的物质冷保存基站能够对器官低温机械灌注运转箱使用的冰盒和灌注液等需冷冻或冷藏的材料进行统一、精确的冷却管理，提高器官低温机械灌注运转箱对离体器官的保存效果和效率。

Description

一种用于低温机械灌注的物质冷保存基站及操作方法

技术领域

本发明涉及冷却设备技术领域，特别是涉及一种用于低温机械灌注的物质冷保存基站及操作方法。

背景技术

器官移植是指将有活力的供体器官通过手术转移至患者体内。器官存储过程中温度必须控制在2-8℃的低温环境，传统的器官保存方法是静态冷保存。静态冷保存时间越长，术后移植物功能延迟恢复发生率越高，此外，静态冷保存方式难以对供体器官进行客观评估。与静态冷保存相比，对离体器官的低温机械灌注能够显著降低移植物功能延迟恢复的发生率，有益于提高移植器官的长期存活率，同时，机械灌注参数可辅助评估移植器官质量，有利于供体的充分利用。例如，肾脏灌注转运箱就是移植用供体肾脏器官转运、保存和低温机械灌注的设备，肾脏灌注转运能够延长供体肾脏的储存时间、评估供体肾脏的质量、降低术后DGF(移植肾功能延迟恢复)发生率，现已广泛应用。例如，美国LSI公司推出的LifePort肾脏灌注运转箱是临床上使用最广泛的低温机械灌注类产品，已在中国、美国、欧洲三大市场取得注册证且销售。

在低温机械灌注设备中，将离体器官的温度稳定地维持在低温是非常重要的。目前冰冷是应用最广的冷却方式，冰冷价格便宜、温度稳定，能使离体器官稳定在低温时间长达24小时以上。冰冷却方式能避免出现电冷却方式因为控制不稳定、停电等原因，导致器官温度可能会经历高温或冻结的情况。目前LifePort肾脏灌注运转箱采用的就是冰盒冷却方式。器官灌注运转箱对冰的需求量较大，以LifePort肾脏灌注运转箱为例，一个肾脏通常需要4.5千克碎冰和1升冰水填装5.5L的冰盒，还需要1升预冷至2-8摄氏度的灌注液，碎冰的获取可以通过制冰机制取或用碎冰机和预先制备的冰块制取，通用的制冰机的碎冰储量可以满足2个冰盒的填装且需要至少6个小时的制备过程，当单次的冰盒需求量超过2个时很难及时的满足肾脏低温灌注需求。而且冰盒的填装需要手工进行，必须先准备足够的碎冰，然后填装进冰盒并手动压实，然后再填装备制好的1L冰水，最后再继续填装碎冰直至冰盒被密实的冰水混合物填满才可以满足要求，如果好几个冰盒同时使用，其制备过程比较麻烦。

此外，灌注液在灌注前，同样需要被冷却到合适的低温。如果将冷却不到位的灌注液装入带有冰盒的灌注设备中，通常离体器官会在高于理想温度的状态下被灌注约半小时或更长时间后，灌注液才能冷却到合适的温度，这会对离体器官造成不可逆的损伤。目前主要采用常规医用冰箱或普通冰箱来冷藏灌注液，需要时直接取用，医用冰箱和普通冰箱并不能管理冷却时间，其温度传感器及温度显示装置也不是都进行了定期校准，经常发生冰箱内的实际温度远大于显示温度的情况，所以经常发生因冷却时间不够或冰箱本身的温度过高造成的灌注液冷却不到位就被使用的情况。

发明内容

本发明提供一种配合器官低温机械灌注运转箱使用的物质冷保存基站及操作方法，旨在对器官低温机械灌注运转箱使用的冰盒和灌注液等需冷冻或冷藏的材料进行统一、精确的冷却管理，提高器官低温机械灌注运转箱对离体器官的保存效果和效率。

具体地，本发明采取的技术方案如下：

一种用于低温机械灌注的物质冷保存基站，其特征在于：

包括箱体、制冷单元、操作和显示单元、控制单元和报警单元；

箱体包括多个用于冷藏和/或冷冻物品的网格单元、温度传感器和箱门，网格单元上设有重量传感器或光电传感器；

制冷单元用于对网格单元中的物品进行制冷；

操作和显示单元用于输入参数和控制指令，并且在显示页面中显示箱体的温度和网格单元的状态；

控制单元响应控制指令、温度传感器、重量传感器、或光电传感器，并控制制冷单元、箱门、操作和显示单元的显示页面、或报警单元。

优选地，箱体分为上下两个区域，上区域为冷藏区域，侧面设有上层箱门，下区域为冷冻区域，侧面设有下层箱门；每个区域包含多个网格单元，上区域的每个网格单元的底部配置重量传感器，用于检测网格单元中是否放置物品及物品的数量，下区域的每个网格单元配置光电传感器，用于检测网格单元中是否存放物品。

优选地，用于冷冻的物品为冰盒，冰盒可以为任意形状，例如应用于LifePort肾脏灌注运转箱的物理冰盒为长*宽*高为24.5cm*24.5cm*16cm的凹形冰盒，冰盒内的冷却材料可以为冰或其他相变材料；用于冷藏的物品为灌注液或器官保存液。

优选地，控制单元控制上区域的温度为3至5℃，控制下区域的温度为-3至- 10℃。冷却温度的设置采用数字式温度调节器，温度调节的步距为0.5℃，实现精准控温，设定温度的实测误差不超过±1℃。

温度传感器采用外接式温度传感器，温度传感器探头设于箱体内部空间，其余主体部分设置在箱体外部，便于拆卸。拆卸下来的温度传感器主体可定期交由检测机构进行校准，以保证温度传感器的准确性，同时在操作和显示单元中填写校准日期，形成一条校准记录，存储在控制单元中，待需要时可以查看。温度传感器的数量视情况而定，一般在上区域中设置3-5个温度传感器，在下区域中设置2-3个温度传感器。

优选地，操作和显示单元可以是触摸显示面板，例如液晶面板，操作单元与显示单元集成在一个触摸显示屏上；操作和显示单元的输入参数包括温度参数或物品信息参数，物品信息参数包括物品种类、物品规格、物品数量和预冷时间；控制指令包括开门指令或启动预冷指令；操作和显示单元能显示箱体各区域的温度和各个网格单元的状态，状态包括：空载、预冷中、可取用等；当网格单元处于空载状态时，操作和显示单元的显示页面提供物品信息选项、开门选项和启动预冷选项；当网格单元处于预冷状态时，操作和显示单元的显示页面显示网格单元的物品种类、物品规格、物品数量和预冷计时；当网格单元处于可取用状态时，操作和显示单元显示网格单元的物品种类、物品规格、物品数量，并提供开门选项。

优选地，操作和显示单元能进一步显示物品取用记录、报警记录和温度校准记录等。

优选地，控制单元能够响应开门指令控制箱门解锁；能够响应启动预冷指令控制操作和显示单元的显示页面；能够响应温度传感器的温度信号，控制制冷单元开启或关闭；能够响应重量传感器的信号，更改网格单元的状态、更改显示页面中物品数量、或发出误取用报警；能够响应光电传感器的信号，更改网格单元的状态、或发出误取用报警。

优选地，基站连接互联网，在云端自动记录箱体的实时温度，并形成温度趋势图，如果温度超过设定值，则向基站管理者手机APP发出温度超标提示，同时同步基站的校准记录，向基站使用者或管理员提前发送下次校准时间通知、校准时间过期通知等信息。

本发明还提供一种用于低温机械灌注的物质冷保存基站的操作方法，包括：

步骤一：在操作和显示单元中预设多个物品信息；物品信息按照编号依次记录并可以修改，物品信息包括物品种类、物品规格、预冷时间等，物品种类可以是低温冰盒、机械灌注液、器官保存液等，物品规格可以是1L、2L、5.5KG、15KG等，预冷时间可以是4h、6h、8h、24h等；例如编号1的物品信息包括：物品种类-冰盒、物品规格-5.5KG、预冷时间-6h；编号2的物品信息包括：物品种类-冰盒、物品规格- 15KG、预冷时间-8h；

步骤二：点击操作和显示单元中处于空载状态的网格单元，显示页面跳转为当前网格单元的空载页面，点击空载页面上的开门指令，控制单元控制对应箱门解锁，在当前网格单元中放入需要冷却的物品，关闭箱门；

步骤三：点击空载页面的物品信息选项，选择与所放物品相对应的物品信息，点击启动指令，空载页面自动跳转为预冷页面，同时控制单元开始对该网格单元的预冷时间进行计时，当预冷结束，预冷页面跳转到可取用页面，该网格单元显示为可取用状态；

步骤四：点击可取用状态的网格单元，在可取用页面中输入开门指令，控制单元控制对应箱门解锁，取出冷却的物品。

优选地，在步骤一中，可以由基站管理员通过云端服务器对物品信息进行预设。

优选地，在步骤三中，如果取出了非可取用状态的网格单元的物品，基站发出报警，页面中跳出报警提示，报警必须由操作人员手动关闭，关闭前还需对页面中跳出的报警提示未预冷至最低时间物料使用风险进行确认，此次取用的物料信息会被永久标记保存。

优选地，在步骤三中，预冷页面显示物品种类、物品规格和预冷计时；更优选地，预冷页面显示物品数量，物品数量由网格单元底部的重量传感器自动计算或手动填入；

优选地，关闭箱门后，网格单元底部的重量传感器自动检测网格单元内的物品数量，如果数量大于0，则该网格单元保持可取用状态，可取用页面显示最新的物品数量；如果数量为0，则该网格单元的状态更改为空载状态；或者，关闭箱门后，网格单元中的光电传感器组件感应网格单元中是否有物品，如果感应到物品的存在，则该网格单元保持可取用状态；如果未感应到物品的存在，则该网格单元的状态更改为空载状态。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：

1、实现了对冰盒、灌注液或保存液的自动、精准控温管理，避免出现操作者误取未冷却到位的冰盒、灌注液或保存液，因此可以避免因冰盒填装不当导致器官存储温度长时间过高引起的器官损伤；

2、实现了对多个冰盒、灌注液或保存液的统一冷却和使用，能支持多个离体器官的同时保存灌注所需的温度和低温保存液及灌注液；

3、基站占地面积小、安装位置便利，基站无需上下水，替代了原使用过程必备的需上下水的制冰机和冷藏冰箱；

4、基站操作简单，当需要灌注或保存器官时，可以立即取用，无需原来的制冷或砸冰、碎冰、填装碎冰的准备过程。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例的控制示意图。

图3为本发明实施例的触摸显示面板一级页面示意图。

图4为本发明实施例的触摸显示面板中网格单元的空载页面示意图。

图5为本发明实施例的触摸显示面板中网格单元的预冷页面示意图。

图6为本发明实施例的触摸显示面板中网格单元的可取用页面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但是，下面描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种用于低温机械灌注的物质冷保存基站，包括箱体，箱体高182cm，宽100cm，深度66cm。箱体包括上区域和下区域，每个区域包括多个网格单元。上区域的网格单元上设有上层箱门，每个网格单元底部配置有重量传感器组件 6；下区域的网格单元上设有下层箱门，每个网格单元上配置有光电传感器组件7。

箱体上区域A、B为冷藏区域，长*宽*高为90*45*60cm，统一控制为3至5℃的低温环境，包括A1至A8、B1至B3两种尺寸、共11个网格单元，上区域可放置灌注液、器官保存液等液体，每个A网格单元能够最多容纳3袋1L规格的灌注液或器官保存液，每个B网格单元能够最多容纳3袋2L规格的灌注液或器官保存液，每个网格单元中放置的物品种类及规格应保持一致。

箱体下区域C和D为冷冻区域，其中区域C的长*宽*高为90*40*52cm，区域D 的长*宽*高为90*40*50cm，下区域统一控制为-3至-10℃的冷冻环境，其中下区域C 包括C1至C6网格单元，每个网格单元可以放置1个肾脏冰盒，下区域D包括D1至 D2网格单元，每个网格单元可以放置1个肝脏冰盒。

箱体上还设有温度传感器5，其中上区域设置了3个温度传感器，下区域设置了 2个温度传感器，每个温度传感器具有编号，且所有温度传感器基本均匀分布在各区域的空间内。温度传感器采用外接式温度传感器，温度传感器探头设于箱体内部空间，其余主体部分设置在箱体外部，便于拆卸。拆卸下来的温度传感器主体定期交由检测机构进行校准，以保证温度传感器的准确性，同时在操作和显示单元中记录日期和温度传感器编号，形成一条校准记录，存储在控制单元中，待需要时可以查看。

基站还包括控制单元1、制冷单元3、操作和显示单元2、报警单元8和云端9。

如图3，操作和显示单元2为触摸操作显示屏，具有输入和显示功能。显示屏上显示箱体上下两个区域的所有分区和网格单元，每个网格单元均可以显示当前状态，状态包括预冷中、空载和可取用，状态可以用颜色方式表示，例如可取用网格单元在显示屏中显示为绿色，预冷中的网格单元在显示屏中显示为红色，空载中的网格单元在显示屏中显示为白色，以上颜色未图示。显示屏还显示上区域温度和下区域温度，还提供物品信息设置选项、取用记录选项、报警记录选项、温度校准记录选项。

操作和显示单元2的输入包括参数输入和控制指令输入，其中参数包括温度参数或物品信息参数，物品信息参数又进一步包括物品种类、物品规格、物品数量和预冷时间；控制指令包括开门指令或启动预冷指令。温度控制采用数字式温度调节器，温度调节的步距小于0.5℃。

控制单元1分别控制制冷单元3、操作和显示单元2、报警单元8和箱门锁4，能够响应温度传感器5的温度信号，控制制冷单元3开启或关闭；能响应重量传感器 6的信号，更改操作和显示单元2中的网格单元的状态和物品数量、或控制报警单元8发出误取用报警；或响应光电传感器7的信号，更改操作和显示单元2中的网格单元的状态、或控制报警单元8发出误取用报警。

控制单元1通过互联网连接云端9，云端自动记录箱体上区域和下区域的实时温度，当温度超过设定值，云端向基站管理者手机发出提示。

在预冷操作时，首先需要在操作和显示单元中预设多个物品信息，物品信息按照编号依次记录并可以修改，物品信息包括物品种类、物品规格、预冷时间等，物品种类可以是低温冰盒、机械灌注液、器官保存液等，物品规格可以是1L、2L、5.5KG、 15KG等，预冷时间可以是4h、6h、8h、24h等。

在本实施例中，物品信息按以下方式预设：

物品编号1：冰盒、5.5KG、24h；

物品编号2：冰盒、15KG、24h；

物品编号3：灌注液、1L、6h；

物品编号4：保存液、2L、10h。

1、上区域灌注液预冷方法

当操作人员需要存放需冷却的灌注液时，点击显示屏一级页面中处于空载状态的网格单元，例如网格单元A5，显示屏跳转进入二级页面，图4显示为位于二级页面的网格单元A5的空载页面。点击空载页面上的开门指令，控制单元控制上层箱门电子锁解锁。操作人员在网格单元A5中放入2袋灌注液并关闭箱门。然后，在网格单元A5的空载页面中，操作人员点击物品编号选项，从下拉选项中选择物品编号3，点击启动冷却，空载页面自动跳转到预冷页面。如果长时间未操作显示屏，显示屏自动跳回一级页面，在一级页面中，网格单元A5已显示为红色。

如图5，预冷页面显示物品种类、规格、数量和倒计时，数量由网格单元A5底部配置的重量传感器自动检测，也可以手动点击并修改数量。

如图6，当网格单元A5完成预冷，即冷却时间满足设定时间，则显示屏一级页面中的网格单元A5变为绿色。当需要取用网格单元A5中的灌注液时，点击一级页面中的网格单元A5，显示屏页面跳转到网格单元A5的二级页面，此时，网格单元 A5的二级页面已从预冷页面跳转到可取用页面。点击可取用页面上的开门选项，控制单元控制上层箱门电子锁解锁，操作人员可方便取走冷却完成的灌注液，关闭箱门。如果箱门关闭后，网格单元A5底部配置的重量传感器未检测到物品的存在，则网格单元A5在一级页面中的颜色重新变成白色，对应二级页面重新回到空载页面。如果箱门关闭后，重量传感器仍能检测到物品的存在，即物品没有被全部取用，则维持可取用页面，且控制单元根据重量传感器检测到的重量，自动更改可取用页面中的物品数量。每一次取用物品，控制单元会自动生成一条取用记录，包括取用时间、网格单元编号、取用物品的种类、规格、数量等信息，取用记录存储在控制单元中，待需要时可以查看。

当打开上层箱门后，取用了除网格单元A5以外的其他网格的物品，即网格单元 A5底部的重量传感器未检测到重量变化，而其他网格单元底部的重量传感器检测到重量变化，则反馈给控制单元，控制单元控制报警单元立即发出报警，显示页面中跳出报警提示。报警必须由操作人员手动关闭，关闭前还需对页面中跳出的报警提示未预冷至最低时间物料使用风险进行确认。每一条报警提示会生成一条报警记录，报警记录包括取用时间、实际取用的网格单元编号、取用物品的种类、规格、数量等信息，存储在控制单元中，待需要时可以查看。

2、下区域冰盒预冷方法

下区域冰盒预冷操作方法基本同上区域灌注液的预冷操作方法，区别在于，下区域的网格单元中设置光电传感器组件，没有设置重量传感器组件，控制单元设置物品数量默认为1，也可手动修改物品数量。在取走预冷完成的物品后，光电传感器组件能够自动感应网格单元中是否有物品，并依此判断网格单元是否为空载状态，或感应误取用。

Claims (6)

1.一种用于低温机械灌注的物质冷保存基站，其特征在于：包括箱体、制冷单元、操作和显示单元、控制单元和报警单元；

所述箱体包括上区域和下区域，所述上区域为冷藏区域，所述上区域的侧面设有上层箱门，所述上区域包含多个上网格单元，每个所述上网格单元的底部配置有重量传感器；所述下区域为冷冻区域，所述下区域的侧面设有下层箱门，所述下区域包含多个下网格单元，每个所述下网格单元配置有光电传感器，在所述上区域中设置3-5个温度传感器，在所述下区域中设置2-3个温度传感器；

所述制冷单元用于对所述网格单元中的物品进行制冷；

所述操作和显示单元用于输入参数和控制指令，并且在显示页面中显示所述箱体的温度和所述网格单元的状态，所述参数包括温度参数和物品信息参数，所述物品信息参数包括物品种类、物品规格、物品数量和预冷时间，所述控制指令包括开门指令和启动预冷指令；所述状态包括空载状态、预冷状态和可取用状态，当所述网格单元处于空载状态，所述操作和显示单元的显示页面提供物品信息选项、开门选项和启动预冷选项，当所述网格单元处于预冷状态，所述操作和显示单元的显示页面显示所述网格单元的物品种类、物品规格、物品数量和预冷计时，当所述网格单元处于可取用状态，所述操作和显示单元的显示页面显示所述网格单元的物品种类、物品规格、物品数量，并提供开门选项；

所述控制单元响应所述控制指令、温度传感器、重量传感器、或光电传感器，并控制所述制冷单元、所述箱门、所述操作和显示单元的显示页面、或所述报警单元；

所述物质冷保存基站的操作方法为：

步骤一：在基站的操作和显示单元中预设多条物品信息，每条物品信息包括物品种类、物品规格和预冷时间；

步骤二：点击所述操作和显示单元中处于空载状态的目标网格单元，所述操作和显示单元的显示页面跳转为所述目标网格单元的空载页面，点击所述空载页面上的开门指令，控制单元控制箱门解锁，在所述目标网格单元中放入需要冷却的物品，关闭箱门；

步骤三：点击所述空载页面的物品信息选项，选择与所放物品相对应的物品信息，点击启动指令，所述空载页面自动跳转为预冷页面，同时所述控制单元开始对所述目标网格单元的预冷时间进行计时，预冷页面显示物品种类、物品规格、预冷计时和物品数量，所述物品数量由网格单元底部的重量传感器自动计算或手动填入；当预冷结束，所述预冷页面跳转到可取用页面，所述目标网格单元显示为可取用状态；

步骤四：在所述目标网格单元的可取用页面中输入开门指令，所述控制单元控制所述箱门解锁，取出冷却的物品，关闭所述箱门后，所述目标网格单元底部的重量传感器自动检测所述目标网格单元内的物品数量，如果数量大于0，则该目标网格单元保持可取用状态，所述可取用页面显示最新的物品数量，如果数量为0，则该目标网格单元的状态更改为空载状态，所述可取用页面跳转到空载页面；或者所述目标网格单元中的光电传感器组件感应所述目标网格单元中是否有物品，如果感应到物品的存在，则该目标网格单元保持可取用状态，如果未感应到物品的存在，则该目标网格单元的状态更改为空载状态，所述可取用页面跳转到空载页面；如果取出了非可取用状态的网格单元的物品，报警单元发出报警。

2.根据权利要求1所述的用于低温机械灌注的物质冷保存基站，其特征在于：所述操作和显示单元进一步显示物品取用记录、报警记录和温度校准记录。

3.根据权利要求1所述的用于低温机械灌注的物质冷保存基站，其特征在于：所述操作和显示单元包括数字式温度调节器，温度调节的步距小于0.5℃。

4.根据权利要求1所述的用于低温机械灌注的物质冷保存基站，其特征在于：进一步包括云端，所述控制单元通过互联网连接所述云端，所述云端自动记录所述箱体的实时温度，当温度超过设定值，所述云端向基站管理者手机发出提示。

5.根据权利要求4所述的用于低温机械灌注的物质冷保存基站，其特征在于：所述提示包括温度超标提示和温度传感器校准提示。

6.根据权利要求1所述的用于低温机械灌注的物质冷保存基站，其特征在于：在步骤一中，通过云端服务器对所述物品信息进行预设。