CN220608776U - 一种无创监测ecmo膜肺效能的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无创监测ECMO膜肺效能的装置，包括光源，光敏管，单片机，处理器以及显示装置。光源用于发出光线射向ECMO设备中膜肺前后两侧的人工血管上；光敏管作为接收器，用于接收人工血管上反射的光线。光敏管与所述光源成对设置，所述光源和光敏管包括两对，分别用于检测膜肺前后两侧的人工血管。采集数据经过单片机接收以及处理器计算后在显示装置上显示。本实用新型通过检测ECMO膜肺前后血液的血氧浓度实现对ECMO膜肺效能的监控，实现连续的无创监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及体外膜肺痒合技术领域，特别涉及一种无创监测ECMO膜肺效能的装置。
背景技术
体外膜肺氧合（Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO）主要用于对重症心肺功能衰竭患者提供持续的体外呼吸与循环，以维持患者生命。
ECMO在重症医学邻域应用越来越广泛，是救治重症患者的重要武器。膜肺是ECMO的关键部件，膜肺的主要功能是摄取氧气和清除二氧化碳，膜肺的功能状态直接决定了ECMO的治疗效果。膜肺的非生物表面会在一定程度上激活机体的炎症反应和凝血途径，导致膜肺形成血栓，膜肺的气体交换功能障碍。监测膜肺功能，及时发现和更换功能不全的膜肺对ECMO治疗的顺利进行至关重要。目前关于监测膜肺功能的方法包括：
1、监测患者的血液学指标。如患者出现纤维蛋白原、血小板减少，D-二聚体及血浆游离血红蛋白升高（溶血），则提示凝血激活及红细胞破坏增加，膜肺的生物相容性下降，间接提示膜肺的氧合功能下降，此方法存在明显的缺陷：不能直接反应膜肺的氧合功能，且需排除其他原因导致的血液学指标的异常（这在重症患者是十分困难的）。
2、监测膜肺前后压力。通过监测膜肺前后压力差（ML△P）来评估膜肺的功能，ML△P突然增高时提示膜肺内血栓形成，该方法的不足之处在于：ML△P受血流及及离心泵的双重影响，ML△P并不能直接反应膜肺内血栓形成及膜肺的功能状态，同时，监测膜肺前后压力的装置都为有创的，会增加患者感染和出血的风险。
3、监测膜肺前后氧及二氧化碳含量。当膜肺前后的氧及二氧化碳含量差值减小时提示膜肺功能障碍，目前监测膜肺前后氧及二氧化碳含量方法大多为在膜肺前后分别采血，进行血气分析，计算膜肺前后氧及二氧化碳的含量，这种方法均需打开ECMO的闭合环路，增加了患者感染和出血的风险，且不能连续监测膜肺的功能。
实用新型内容
本实用新型提供了一种无创监测ECMO膜肺效能的装置，其优点是通过检测ECMO膜肺前后血液的血氧浓度实现对ECMO膜肺效能的监控，实现连续的无创监测。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种无创监测ECMO膜肺效能的装置，其特征在于，包括：
光源，用于发出光线射向ECMO设备中膜肺前后两侧的人工血管上；
光敏管，与所述光源成对设置，用于接收人工血管上反射的光线，所述光源和光敏管包括至少两对，分别用于检测膜肺前后两侧的人工血管；
单片机，配置有AD转换模块，用于采集所述光敏管的输出信号，同时用于控制所述光源和所述光敏管；
处理器，与所述单片机通信连接；
以及显示装置，与所述处理器通信连接并用于显示检测结果。
本实用新型进一步设置为，所述光源为805nm和/或940nm的LED灯，所述光敏管为与所述光源对应的805nm和/或940nm光敏管。
本实用新型进一步设置为，所述光敏管连接有电压跟随器以及程控放大器，所述电压跟随器以及程控放大器和对应的光敏管集成在一电路板上。
本实用新型进一步设置为，所述光敏管和对应的光源集成在一电路板上。
本实用新型进一步设置为，还包括低通滤波器，所述低通滤波器与所述处理器连接。
本实用新型进一步设置为，所述低通滤波器的截止频率低于ECMO设备中离心泵的搏动频率。
本实用新型进一步设置为，所述单片机通过RS232串口与所述处理器连接。
综上所述，本实用新型的有益效果有：
1、本装置可无创连续监测膜肺两侧血液的血氧饱和度，避免打开ECMO的闭合环路，减少感染和出血的风险；
2、通过评估膜肺效能，便于预测更换膜肺的时间，输出患者体内的氧含量，为患者的ECMO治疗提供可靠信息。
附图说明
图1是本实用新型原理示意图；
图2是ECMO治疗时的示意图；
图3是血氧饱和度示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
实施例：参考图1，一种无创监测ECMO膜肺效能的装置，包括光源，光敏管，单片机，处理器以及显示装置。
光源用于发出光线射向ECMO设备中膜肺前后两侧的人工血管上；光敏管作为接收器，用于接收人工血管上反射的光线。光敏管与所述光源成对设置，所述光源和光敏管包括两对，分别用于检测膜肺前后两侧的人工血管。光源为805nm和 940nm的LED灯，所述光敏管为与所述光源对应的805nm和940nm光敏管。根据相关实验可知，血氧含量和波长在750nm-950nm之间的近红外光反射谱有较强的相关性，分别选用两种波长的发射光作为光源，测定不同激发光下的反射，以消除人工血管壁对发射光及反射光的影响。
单片机配置有AD转换模块，用于采集所述光敏管的输出信号，AD转换模块将接收器的输出电压转换为数字信号。处理器与所述单片机通信连接，所述单片机通过RS232串口与所述处理器连接。显示装置与所述处理器通信连接并用于显示检测结果。
本实施例中，单片机为MSP430F149单片机，处理器和显示装置的功能通过一台PC机实现。PC机上设有低通滤波器，本实施例采用三阶巴特沃斯低通滤波器。单片机将采集到的电压信号批量上传到PC机，在PC机上通过低通数字信号滤波器提取出直流电压信号，再通过处理及换算计算得出人工血管中血液的血氧含量。
ECMO设备中，血液由离心泵驱动，所以血管中的血液流速和离心泵的旋转频率存在较强的相关性，该相关性会在我们所采集到的电压信号中体现，固低通滤波器的截止频率设计须低于离心泵的搏动频率，本申请中截止频率设定为0.5倍的离心泵频率。该步骤是为了消除因血液流动而引起的电压信号干扰，在实践过程中需根据实际情况调整滤波器的相关参数。
实验测定各种血养含量的血液流经人工血管时，通过采样805nm和940nm反射光的对应的直流电压强度，后通过线性拟合的方式求得两种波长的反射光信号强度和血氧含量的关系，实现测量系统的定标。实际使用时，通过测定两种不同的波长放射光的强度可计算得出血氧含量。
单片机通过LED控制电路和光源连接，对光源进行控制。所述光敏管连接有电压跟随器以及程控放大器，单片机向程控放大器输出控制信号对光敏管进行控制。
在本申请其他一些实施例中，所述电压跟随器以及程控放大器和对应的光敏管集成在一电路板上。在其他一些实施例中，所述光敏管和对应的光源集成在一电路板上，便于整体移动。
参考图2，ECMO设备治疗时，通过引血管路2从人体1引血，在离心泵4的作用下静脉血液从患者体内引出，引出的血液在膜肺10中进行氧合（血红蛋白和氧气结合形成氧合血红蛋白），同时清除二氧化碳，经过血液回输管路11将富含氧的血液回输患者体内。
本装置在膜肺两侧人工血管中的采集信号A和B输出至单片机，数据经过PC机计算后获得血氧饱和度，测得血氧饱和度如图3所示。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种无创监测ECMO膜肺效能的装置，其特征在于，包括：
光源，用于发出光线射向ECMO设备中膜肺前后两侧的人工血管上；
光敏管，与所述光源成对设置，用于接收人工血管上反射的光线，所述光源和光敏管包括至少两对，分别用于检测膜肺前后两侧的人工血管；
单片机，配置有AD转换模块，用于采集所述光敏管的输出信号，同时用于控制所述光源和所述光敏管；
处理器，与所述单片机通信连接；
以及显示装置，与所述处理器通信连接并用于显示检测结果。
2.根据权利要求1所述的无创监测ECMO膜肺效能的装置，其特征在于，所述光源为805nm和/或940nm的LED灯，所述光敏管为与所述光源对应的805nm和/或940nm光敏管。
3.根据权利要求1所述的无创监测ECMO膜肺效能的装置，其特征在于，所述光敏管连接有电压跟随器以及程控放大器，所述电压跟随器以及程控放大器和对应的光敏管集成在一电路板上。
4.根据权利要求1所述的无创监测ECMO膜肺效能的装置，其特征在于，所述光敏管和对应的光源集成在一电路板上。
5.根据权利要求1所述的无创监测ECMO膜肺效能的装置，其特征在于，还包括低通滤波器，所述低通滤波器与所述处理器连接。
6.根据权利要求5所述的无创监测ECMO膜肺效能的装置，其特征在于，所述低通滤波器的截止频率低于ECMO设备中离心泵的搏动频率。
7.根据权利要求1所述的无创监测ECMO膜肺效能的装置，其特征在于，所述单片机通过RS232串口与所述处理器连接。
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