CN87212650U - 体外循环血泵安全控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是体外循环血泵安全控制器，具有血平面、灌血压力及气泡捕捉三种自动安全控制功能，三种功能可同时执行也可单独使用。还兼有血管活性药物剂量自动控制和恒温控制功能，各功能均有相应的声、光报警，即可自控，也可手控兼报警。本控制器可直接与各型号血泵，人工肺配套使用。麻醉监护、重症监护。血液透析可选用上述任一功能，实现血压连续监测，控制性升、降血压等技术的自动化。

Description

本实用新型是由集成电路为核心的主控电路、压力指示传感器、血平面传感器、气泡捕捉探头为稳压电源组成的一套主要用于体外循环的血泵安全控制器。与测温电路、“电子水止”等辅助装置配合使用，可应用于麻醉监护、重症监护、人工肾透析等领域，以实现自动        血压报警、血路气泡捕捉、血位监测、血管活性药物的剂量自动控制以及恒温控制等功能。

已有技术的共同特点是：（ 1）血泵安全控制部分只能与该血泵配套或与该氧合器配套用，不能独立使用或与其他机器配合使用。（ 2）需要专门的固定装置及或连接管道，体积大，成本高。（ 3）各种压力控制器均需特制的压力传感器，安装麻烦，易损坏，极大程度地限制了临床使用。（ 4）易受环境条件限制或影响。如：斯道克特－－沙－里（StoecKter－Shiley）人工心肺机的超声波血平面探测器，受氧合器外壳厚度影响，仅用于某些进口氧合器，不能用于国产氧合器。考伯儿（COBE）人工心肺机装有的光电式血平面监测装置，必须从氧合器的底部接出－“U”形导管并固定在特制的支架上方可使用，安装麻烦，且国产氧合器需改制后方可使用。以上两种心肺机的压力监测装置体积大、造价高、使用不便、无气泡捕捉装置，无法预防血泵电路受外界干扰而引起的“飞泵”意外。桑斯（Sarns）7400型人工心肺机血平面监测装置，需用特 制支架，仅限于外形与支架相附合的氧合器，且受室内光线强弱的影响，遇有闪光灯，闪电等强光可误动作，血平面异常时全体外循环机四个泵停转。血平面恢复后不能自动恢复运转，需手动重新操作各泵运转。气泡捕捉器笨重需特制固定器件，被测管道的长度及位置受其限制。上海TX－03型人工心肺机的血平面监测器为四根插入血库的不同深度的电极，需与特制氧合器或另配管道使用，不能直接用于现有多种氧合器，广州L型及天津产人工心肺机均无完整的血泵安全控制器。

目前临床使用的人工心肺机，氧合器种类繁多，环境条件各有所异，而已有技术中的上述共性、各性极大程度地限制了血泵安全控制装置的使用，意外事故时有发生。本实用新型的目的在于研制一种可独立的，在不改变任何一种人工心肺机、氧合器的结构及灌注方法的前提下即可方便使用的体外循环血泵安全控制器，能在不同的环境和条件下免于发生气栓、灌注压过高，血平面过低以及血泵失灵而“飞泵”等严重意外事故的发生。此外还在于研制一种材料来源广、成本低、易于推广，使用方便的可广泛应用于麻醉监护、重症监护、人工透析、血管活性药物剂量控制以及恒温等自动安全保护系统。

如图1所示IC₁IC₂均为时基电路，与少数外围元件组成主控制电路。

如图6所示，血平面传感器的体部及吸附面为一橡胶吸附器，图1中的光源Z、光敏管BG₂安装在（21）、（22）位上。使用时手持体部使吸附面与氧合器外壳予定位置接触后稍用力推即可使吸附面固定在予定位置，当氧合器内血平面高于予置平面时，Z的光线被血液吸收，BG₂无光照内阻增大，与R8、R9分压结果使IC₂2、6脚电位低于 1/3 Vcc，3脚为逻辑1，输出高电平，LED6绿灯点亮，指示血平面正常，继电器J释放，其常闭点接通3CT触发回路，3CT导通，负载RL若为血泵即可正常运转。若用图3所示方法连接，J直接控制血泵。其中R20为限流电阻，K3为血平面监测功能并关，LED4为关断指示灯，D1为LED4的反向保护管。

当血平面低于予置平面以下时，Z的光线折射到BG2上，使BG2内阻变小，IC₂2，6脚电位高于 2/3 Vcc，3脚即为逻辑O状态，输出低电平，LED6熄灭。LED5点亮，蜂呜器Y有声报警，同时J吸合，常闭点断开，执行机构切断血泵电源，血泵停止运转。当血平面恢复到予定平面以上时，BG2无光照而内阻增大，IC₂2，6脚电位低于 1/3 Vcc，电路工作状态翻转为正常状态，血泵运转，报警停止。如此完成了血平面安全自动控制功能。

专用于氧合袋的血平面传感器外形如图8所示。由螺纹杆（36）、“U”形固定架（37）及定杆（38）组成的固定装置将传感器固定在相应的立杆上。由定杆（38）的远端，带有长条形槽口（51）的传感器动杆（41）及锁紧旋扭（40）构成的关节（39）可调节传感器动杆（41）的长度及水平角度，并可由锁        紧旋扭固定之。在动杆（41）垂臂的内侧有“V”槽（45），发射壁（50）上固定有定向杆（42）以及螺纹杆（43）的限制环（48），在接收臂（49）上加工有螺母，如此当旋转与螺纹杆相连的旋扭（46）时，接收臂可延定向杆（42）及限制槽（45）平行移动，使传感器头固定于适当的位置，并保持光电传感元件（44）与（47）的对应关系。由于传感元件（44）、（47）的对应面有“

”形槽，因而可用于园形管道上的气泡监测或血平面监测。

如图4所示的压力传感器由弹簧压力表改制，通过调节旋扭（3）改变予定压力数值。把灌注压测量管与接口（9）连接。当灌注压力超过予定值时，压力指示指针（1）与压力予定指针（2）电性连接，与表壳（5）相连的导线（7）与导线（4）呈短路状态并经插头（8）输入给CZ1。电源电压经R6、D4加至IC2的2、6脚上使其电位高于 2/3 Vcc，即产生与上述血平面低于予定位置时同样式的一系列反应，使血泵停止运转，压力异常指示灯LED3经D3获得电压而点亮。C3经R6、P充电，当压力下降至压力指针（1）与予定压力指针（2）分开时，C3开始放电，继续给IC2的2、6脚施加电压，延迟数秒后，C3放电完毕电路又翻转为正常状态，血泵运转，报警停止。延时电路可防止指针（1）、（2）的高频通断而损坏感性负载。D3、D4即可保证压力信号向上述两方面传递又避免了光指示电路与IC2间的相互影响，保证了IC2的正常工作状态。如此完成了压力自动安全保护功能。

气泡捕捉探头如图5所示，两端加压力后外壳（12）上的缺口（25）与内芯（13）上的缺口（15）吻合，放入被测管道，去掉外力管道由弹簧（11）推至缺口（25）的末端而固定。图1中的BG1、HG置于管芯（13）的内部，被测管道横断面（15）的两侧即元件（14）的位置。限制槽（16）及螺钉（17）限制内芯与外壳的相对移动范围，弹簧（11）末端由螺丝（10）限制。如图1所示，当管道内出现气泡时，HG发出的光线穿过气泡照射到BG1止，其内阻一过性下降，IC1 2脚得到一次低于 1/3 Vcc的脉冲。其3脚由逻辑O转为逻辑1状态，持续输出高电平，LED1点亮实现光报警。同时将输出电压经D5施加到IC22、6脚上，使其电压高于 2/3 Vcc，IC2输出低电平，J得电吸合，原常闭点断开，血泵停转。当人工排除管道内气体后按一下AN，电源电压经R1加至IC1的6脚，使其电压高于 2/3 Vcc，3脚转为逻辑O状态，输出低电平，LED1熄灭，IC2翻转为逻辑1状态血泵正常运转。若管道内仍为气泡，则AN不能使电路翻转。血泵不能启动。从而实现了防止气泡进入动脉路而引起气栓的危险。同时也可防止“飞泵”而引起的气栓意外。

执行机构是由J、2CT、3CT、C4、W1        LED7、D2、R13、K1组成，其输出电压由W1连续可调，输出电平由LED7的亮度指示。LED7还有指示执行机构是否正常的功能。控制血泵电源时W1调至最大LED7最亮。当由CZ2输出的开关信号控制血泵时，上述调压部分切换为独立调压电路，可控制变温器电源电压，以调整其变温速率（指性能差的无变温速率调节装置的变温水箱）。若与图2所示的恒温路配合可作为理想的恒温器质使用（此时负载RL为一变温器）。执行机构也可使用图3所示的电路，由丁直接控制负载。两种执行机构均有手控及自动选择开关K1，当K1置于手控位时各监测装置只有声光报警而不控制负载。

图2所示为恒温附件电原理图。R15、R16、R17、W2及RT组成桥式温度检测电路，检出的随温度变化的电流经IC3放大控制BG3的导通与截止。其输出信号与图1的GZ1插坐连接。预定温度值由W2调节，负载RL为变温装置。

如图7所示为控制升压药物或降压药物剂量用的“电子水止”使用时把血压测压管道与压力指示传感器的测压接口（9）连接。置输注药液的管道于“电子水止”的动片（35）与定片（33）之间。置K2、K3为关断位。调节旋扭（3）使指针（2）指示予定血压的高限值，执行机构用图3所示电路，J的常开点JK2与“电子水止”的电源控制端连接。若给病人输入升血压药物使血压升高，当血压高达预定值时，J吸合，常开点闭合，“电子水止”的线圈（29）得电而产生磁场，吸引铁块（31）向B端移动，与铁块相连的水止的动片（35）与定片33将输液管道（34）钳夹而停止药液滴入，同时有声光报警。当血压低于预置值时，J释放，线圈（29）失电，铁块（31）在弹簧（30）的推动下向A端移动，输液管道（34）通畅，药液继续滴入，如此可将血压维持在一定的范围内。若滴入降压药物时则相反，把予置压力指针（2）调节到予定的低值上即可。电源电路由B、CQ、G、C5组成稳压电源，由L3供给Z的电源。C1、C2、R5为滤波电路。

盒式气泡捕捉探头如图9所示，由盒体（54）及盒盖（58）构成，光发射及接收元件分别置于（55）、（56）位置，使用时把被测管道放入管槽（53），使盒叶（60）折叠，盖好盒盖，由海棉或橡胶垫（62）把管道压紧，由锁紧钩（64）与凸起（57）吻合并锁紧，取出管道时摘开固定钩（64），盒盖被弹簧（61）自动弹开。

附图说明：

图1、主控制电路电原理图

图2、附件恒温电路原理图

图3、用继电器直接控制负载的连接法

图4、压力指示传感器示意图，图4A为该传感器的主视图。相当于图1中的P。图4B为传感器的有机玻璃面罩内面示意图。

1.实际压力指示指针

2.报警压力值予定指针

3.调节扭

4.与予定指针（2）电性连接的导线

5.传感器外壳

6.有机玻璃面罩

7.与实际压力指针（1）电性连接的电极

8.传感器插头

9.测压管道接口

图5、气泡捕捉探头主视图

10、固定弹簧（11）用的螺栓

11        压缩弹簧

12        外壳

13        内芯

14        装在内心中间的光敏元件

15        被监测管道位置的横断面

16        外壳（12）上的槽口

17        固定在内芯（13）上的螺钉

25 外壳（13）上的“

”形缺口

图6、血平面传感器示意图

图6a        主视图

图6b        A－A剖面图

图6C        侧视图

18        后盖

19        引线口

20        体部

21        光源元件位置

22        光敏感元件位置

23        吸附面

24吸附面所见光源及光敏元件孔

图7、“电子水止”示意图

26        固定支架

27        电磁铁外壳

28        固定螺丝

29        线圈

30        弹簧

31        铁块

32        隔离支架

33        “电子水止”定片

34        被控制输液管横断面

35        与（31）相连的电子水止动片

36        螺        杆

37        “凵”形固定架

38        定杆

39        可活动关节

40        锁紧旋扭

41        传感器动杆

42        固定在（41）上的定向杆

43        螺        杆

44        发光元件

45        “V”形槽

46        与螺        杆（43）相连的旋扭

47        光敏元件在接收臂（49）的内部位置

48        限制环

49        接收臂

50        发射臂

51        动杆（41）上的长条状贯穿性槽孔

52        盒式气泡捕捉探头侧视图

53        被测管道槽口

54        探头外盒体

55        发射光源元件表面投影（A－A′剖面示实际位置）

56        接收光敏元件表面投影（A－A′剖面示实际位置）

57        固定盒盖用的凸起

58        盒盖部分

59        盒盖与盒体连接用合叶

60        轴杆

61        弹簧

62        海棉垫或橡胶垫

63        盒盖边缘的展开示意图

64        与（57）吻合锁紧钩

65        与（53）吻合的缺口

Claims (9)

1、本实用新型是由主控制电路、血平面传感器、气泡捕捉探头、压力指示传感器及稳压电源组成的体外循环血泵安全控制器。配有辅助装置“电子水止”、恒温电路以扩大使用范围。其特征是：

--血平面传感器的体部(20)以及固定装置(23)是由一富有弹性的橡胶材料制成，光敏传感元件装在体部(21)、(22)位置上。其固定装置亦即吸附面(23)为“

”形凹陷，表面平滑。体部(20)外部也可加硬质材料保护，也可用其他硬质材料制做，再与由弹力橡胶制成的“

”形吸附部分密封连接即可。若控制电路用超声波原理制成，其传感元件可安装在吸附面(23)的中间部分，但元件高度不能超出“

”形凹陷的表面。

--气泡捕捉探头由其外壳(12)、内芯(13)弹簧(11)以及光电传感元件(14)构成。传感元件(14)安装在内芯(13)的内部、被测管道(15)横断面的两侧。外壳(12)及内芯(13)为任何质轻而坚固的材料或其材料制成，二者相对移动范围由外壳(12)上的限制槽(16)以及内芯(13)上的螺钉(17)决定。不再需其他固定装置。

--压力指示传感器由已公开技术的普通弹簧压力表改制。在原压力表有机玻璃盖内侧凹面的中心用任何方式安装一富有弹性的螺旋式予定报警压力指针(2)。表盖的外表面有调节扭(3)。原压力表指示指针(1)与予定报警压力指针(2)的尖端做导电性处理，并各有导线引出。二表针接触时可电性连接。

2、根据权力要求1所述的控制器，其特征是主控制电路由两块时基集成电路IC1、IC2构成，也可由一块双时基集成电路构成。

3、根据权力要求1所述的控制器，其特征是气泡捕捉、灌注压力监测及血平面监测三种功能同时执行。也可由K₂、K₃、选择使用。K₂、K₃有相应的关断指示灯LED₂、LED₄。

4、根据权力要求1所述的控制器，其特征是各监测控制功能各有一相应的报警指示灯LED₁、LED₃、LED₅，其中LED₅兼做全机异常指示用，另有一全机正常运转指示灯LED₆，有各功能共用的一声报警器y。

5、根据权力要求1所述的控制器，其特征是把IC₁接成R－S触发器，实现气泡捕捉的识别、控制光报警指示灯LED₁，输出信号电压经D₅与IC₂偶合。

6、根据权力要求1所述的控制器，其特征是压力报警信号经D₅与LED₃偶合，另一部分信号经D₄输入IC₂。压力延时由C₃完成。压力信号输入插口CZ₁可输入恒温控制信号。

7、根据权力要求1所述的控制器，其特征是由IC₂完成对各输入信号的识别、处理，其输出电压直接推动异常光报警LED₅或正常指示灯LED₆以及声报警器y各部分工作，同时推动执行机构工作。

8、根据权力要求1所述的控制器，其特征是既可由图2所示的J直接控制负载，也可使用图1所示的执行机构。后者的执行机构输出电压连续可调，输出电平由LED₇的亮度指示。当由CZ₂输出信号控制负载时，此调压源部分可独立控制其负载的输入电压执行机构有自动及手控选择开关K₁。

9、根据权力要求1所述的控制器，其特征是“电子水止”有产生磁场的线圈（29）。铁块（31）置于A端，弹簧（30）位于B端。铁块（31）的A端与“电子水止”的动片相连，其水止的定片固定在外壳（27）上。也可把铁块（31）装在B端，弹簧（30）装置在A端，此时该“水止”的定片（33）与动片（35）的位置互换，将定片（33）加工成“ ”形，其一端固定在外壳（27）上。该“水止”的动片与定片上可加工有相对应的凸起或凹槽，以便可靠地钳夹输液管道。

10、盒式气泡捉探头由盒体（54）、盒盖（58）以及传感元件（55）、（56）组成。盒体部有被测管道槽口（53）盒盖与盒体上装有锁紧装置（64）及自动弹开装置弹簧（61）。

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