CS237494B1

CS237494B1 - System for automatic control of organ perfusion

Info

Publication number: CS237494B1
Application number: CS842371A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Rehak; Jaroslav Masin
Original assignee: Jaroslav Rehak; Jaroslav Masin
Priority date: 1984-03-29
Filing date: 1984-03-29
Publication date: 1985-08-15
Also published as: CS237184A1

Abstract

Řešení se týká systému pro automatické řízeni orgánové perfuze, popřípadě pro dávkování hypertenziv nebo hypotenziv. Systém sestává z elektrického tlakoměru pro měřeni středního tlaku objektu, na který je tlakoměr připojen a z čerpadla s řídicími obvody pohonu, které je připojeno pomocí tlakové zpětné vazby též na řízený objekt. Výstup elektrického tlakoměru je spojen jednak přes derivační obvod a aktivní filtr s jedním vstupem vyhodnocovacího obvodu pro řízení perfuze a jednak přes komparátor, na nějž je připojen výstup obvodu pro předvolbu tlaku, s druhým vstupem tohoto vyhodnocovacího obvodu. Výstup vyhodnocovacího obvodu je připojen na vstup řídicích obvodů čerpadla a zároveň přes obvod pro omezení maximální, popřípadě minimální perfuze se zpětnovazebním vstupem vyhodnocovacího obvodu pro řízení perfuze.The present invention relates to a system for automatically controlling organ perfusion, optionally for hypertensive or hypotensive dosing. The system consists of an electric pressure gauge for measuring the mean pressure of the object to which the pressure gauge is connected and from the pump with control circuits of the drive, which is also connected to the controlled object by means of pressure feedback. The output of the electric pressure gauge is connected via a differentiator circuit and an active filter with one input of the evaluation circuit for perfusion control and secondly via a comparator to which the pressure preselection circuit is connected with the second input of this evaluation circuit. The output of the evaluation circuit is connected to the input of the control circuitry of the pump and simultaneously via a circuit to limit the maximum or minimum perfusion with the feedback input of the evaluation circuit for perfusion control.

Description

Vynález se týká systému pro automatické řízení orgánové perfuze s tlakovým signálem.The invention relates to a system for the automatic control of an organ perfusion with a pressure signal.

Doposud se při perfuzi orgánů používají běžné rotační pumpy s ručním ovládáním a nastavováním požadované perfuze. Tyto systémy s neřízenou perfuzi mají celou řadu nevýhod. Ruční ovládáni perfuzního čerpadla nezajišEuje dobrou korekci perfuzního objemu ve vztahu k perfundovanému orgánu nebo objektu. To má za následek například při perfuzním dávkováni farmak, ovlivňujících krevní tlak, jeho zvýšení nad požadovanou úroveň a ohrožení nemocného.To date, conventional rotary pumps with manual control and adjustment of the desired perfusion have been used in organ perfusion. These systems with uncontrolled perfusion have a number of disadvantages. Manual control of the perfusion pump does not provide a good correction of the perfusion volume in relation to the perfused organ or object. This results in, for example, perfusion dosing of drugs affecting blood pressure, increasing it above the desired level and endangering the patient.

Při perfuzích, jejichž účelem je proplachování nebo při perfuzích, jako jsou např. arteficielní erekce, je nutné dodržovat předem stanovené hodnoty tlaků a průtoků při podmínkách, které odpovídají fyziologickým relacím těchto parametrů. Tuto možnost pochopitelně neřízený systém nemá a dochází tudíž k celé řadě škodlivých účinků.For perfusions intended to be flushed or perfusions such as artificial erections, predetermined pressures and flow rates must be observed under conditions that correspond to physiological relations of these parameters. Obviously, an uncontrolled system does not have this possibility and there are a number of harmful effects.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje systém pro automatické řízení perfuze podle vynálezu. Jeho podstatou je, že výstup elektrického tlakoměru, připojeného na řízený objekt, je spojen jednak přes derivační obvod a aktivní filtr s jedním vstupem vyhodnocovacího obvodu pro řízení perfuze a jednak přes komparátor, na který je připojen výstup obvodu pro předvolbu tlaku, s druhým vstupem vyhodnocovacího obvodu pro řízení perfuze. Výstup tohoto vyhodnocovacího obvodu je připojen na vstup řídicích obvodů pohonu čerpadla a zároveň přes obvod pro omezeni maximální nebo minimální perfuze se zpětnovazebním vstupem vyhodnocovacího obvodu pro řízení pefuze.The above drawbacks are overcome by the automatic perfusion control system of the invention. It is based on the fact that the output of the electric pressure gauge connected to the controlled object is connected via the derivative circuit and the active filter with one input of the perfusion control circuit and through the comparator to which the pressure preset circuit output is connected with the other the perfusion control circuit. The output of this evaluation circuit is connected to the input of the control circuits of the pump drive and at the same time through the maximum or minimum perfusion limiting circuit with the feedback input of the evaluation circuit to control the fusion.

Tento systém podle vynálezu má automatickou regulaci rychlosti podávání infuze, která je určována požadovanými fyziologickými, terapeutickými, případně diagnostickými účinky použité metody. To prakticky znamená, že kontrolní funkce, zajišEovaná tlakovou zpětnou vazbou, jednak řídí parametry ovládání pohonného systému čerpadla tak, aby nedošlo v žádném případě k překročení fyziologické meze a jednak umožňuje použít libovolný zvolený režim řízení, odpovídající požadavkům zvolené metodiky.The system according to the invention has an automatic regulation of the infusion rate which is determined by the desired physiological, therapeutic or diagnostic effects of the method used. This means in practice that the pressure feedback control function controls the control parameters of the pump drive system in such a way that the physiological limit is not exceeded in any case and, on the other hand, makes it possible to use any control mode selected according to the requirements of the selected methodology.

Příklad uspořádání systému pro automatické řízení perfuze podle vynálezu je schematicky uveden na přiloženém výkresu.An example of an arrangement of the automatic perfusion control system according to the invention is schematically shown in the attached drawing.

Na řízený objekt J, jímž může být např. pacient, pokusné zvíře, případně modelový systém, je připojen elektrický tlakoměr _2 pro měřeni středního tlaku objektu, který má galvanicky oddělený výstup. Výstup elektrického tlakoměru 2 je spojen jednak přes derivační obvod _3 a přes aktivní filtr 4, mající výstup II, s jedním vstupem vyhodnocovacího obvodu pro řízení perfuze a jednak přes komparátor jj, mající výstup J, s druhým vstupem tohoto vyhodnocovacího obvodu 7 pro řízení perfuze. Na vstup komparátoru 5 je připojen výstup obvodu 6 pro předvolbu tlaku. Výstup vyhodnocovacího obvodu T_ pro řízení perfuze je spojen přes řídicí obvody 9 pohonu čerpadla 10 a čerpadlo 10 s řízeným objektem 1 zároveň přes obvod 8. pro omezení maximální, popřípadě minimální perfuze se zpětnovazebním vstupem vyhodnocovacího obvodu 2 pro řízení perfuze.An electric pressure gauge 2 is connected to the controlled object J, which may be, for example, a patient, an animal or a model system, for measuring the mean pressure of an object having a galvanically isolated output. The output of the electric pressure gauge 2 is connected via a differentiator circuit 3 and an active filter 4 having an output II to one input of the perfusion control circuit and a comparator 1 having an output J to the other input of the perfusion control circuit 7. The output of the pressure presetting circuit 6 is connected to the comparator input. The output of the perfusion control circuit T is connected via the drive circuits 9 of the pump 10 and the pump 10 to the controlled object 1 simultaneously via the circuit 8 for limiting the maximum or minimum perfusion with the feedback input of the perfusion control circuit 2.

Tlakový signál z řízeného objektu J, například z pacienta, je snímán běžným tlakovým monitorem, který je součástí elektrického tlakoměru 2. Na galvanicky odděleném elektrickém výstupu elektrického tlakoměru 2 je signál, odpovídající velikosti snímaného tlaku. Tento signál je přiveden na komparátor 5, kde se porovnává se signálem z obvodu 6 pro předvolbu tlaku. Aktivací výstupu J komparátoru J5 dostaneme signál pro řízení otáček čerpadla 10.The pressure signal from the controlled object J, for example from the patient, is sensed by a conventional pressure monitor which is part of the electric pressure gauge 2. On the galvanically isolated electrical output of the electric pressure gauge 2 there is a signal corresponding to the pressure sensed. This signal is applied to a comparator 5 where it is compared with the signal from the pressure presetting circuit 6. By activating comparator J5 we get a signal to control the speed of pump 10.

Signál z elektrického tlakoměru 2 je zároveň přiváděn na derivační obvod J. Po jeho zesíleni a filtraci v aktivním filtru J je aktivován výstup II.The signal from the electric pressure gauge 2 is simultaneously supplied to the derivative circuit J. After its amplification and filtration in the active filter J, output II is activated.

Řídicí signály z výstupů J a II jsou dále vedeny na vstupy vyhodnocovacího obvodu 7_ pro řízení perfuze, kde jsou vyhodnocovány. Tyto signály mohou být zpracovány několika způsoby, podle toho, zda se jedná o perfuzi orgánu nebo o podávání farmak či podávání hypotenziv.The control signals from outputs J and II are further applied to the inputs of the perfusion control circuit 7, where they are evaluated. These signals can be processed in several ways, depending on whether it is an organ perfusion or a drug or a hypotensive agent.

V případě, že se jedná o perfuzi orgánů, např. srdce, ledvin apod., je dominantní signál na výstupu J komparátoru 5, který zajištuje udržení a nastaveni tlaku předvoleného v obvodu 6 předvolby tlaku. Signál na výstupu 2 komparátoru 2 P^ak zajištuje omezení nebo zastavení otáček čerpadla 10 při náhlém vzrůstu tlaku krve nebo tekutiny v řízeném objektu 2· Při vzrůstu tohoto tlaku vyhodnocovací obvod Ί_ pro řízení per fuze a obvod .8 pro omezení maximální, popřípadě minimální perfuze způsobí pokles otáček čerpadla 10.In the case of perfusion of organs, e.g., heart, kidney and the like, the dominant signal at the output J of the comparator 5, which ensures the maintenance and adjustment of the preselected pressure in the preselection pressure circuit 6, is dominant. The signal at the output of the comparator 2 ^and P 2 to provide a limited speed or stop the pump 10 during a sudden increase in blood pressure or the fluid in the controlled object 2 · In this pressure increase in the evaluating circuit for controlling Ί_ per mergers and .8 circuit for limiting the maximum or minimum perfusion causes the pump speed to drop 10.

V případě řízeného podávání farmak (například vazokonstrukčních hypertenziv) je aktivace výstupů 2 ^a II stejně významná. Tato farmaka působí na organismus s určitým zpožděním. Proto v okamžiku, kdy začínají účinkovat, tj. kdy začíná vzrůstat tlak, což indikuje signál na výstupu elektrického tlakoměru 2, již musí být jejich přísun omezován, a to i v případě, že ještě nebylo dosaženo hodnoty předvoleného tlaku, neboř jinak by mohlo dojít k porušení orgánů.In the case of controlled administration of drugs (for example, vasoconstructive hypertensives), activation of outputs 2 ^and II is equally significant. These drugs act on the body with some delay. Therefore, at the moment they start to work, ie when pressure is rising, which indicates the signal at the output of the electric pressure gauge 2, their supply must be restricted even if the preset pressure has not yet been reached, otherwise violations of organs.

V případě podávání hypotenziv, vyhodnocovací obvod 2 P^ro řízení perfuze zajištuje při zvýšení tlaku i zvýšení otáček čerpadla 10 tak, aby se podáváním vyšších dávek hypotenziv snížil tlak na předvolenou hodnotu. Aktivace výstupu II aktivního filtru 2 ^v tomto případě zamezuje příliš rychlému poklesu tlaku omezením otáček Čerpadla 10.For administration to hypotensive evaluation circuit 2 P ^ro control perfusion provides an increase in pressure also increases the speed of pump 10 so that the administration of higher doses of hypotensive reduce the pressure to the preset value. ^In this case, activating the output II of the active filter 2 prevents the pressure drop too fast by limiting the speed of the pump 10.

Obvod 2 pro omezení maximální, popřípadě minimální perfuze zamezuje ve všech případech jednak vybočení z vymezeného rozsahu otáček čerpadla 10 při velkých, popřípadě malých rozdílech tlaku v řízeném objektu 2 ^a jednak vznik odchylky od požadovaného tlaku.The maximum or minimum perfusion limitation circuit 2 in all cases prevents deviations from the specified speed range of the pump 10 at large or small pressure differences in the controlled object 2 ^and, on the other hand, deviations from the desired pressure.

Řídicí obvody 9 pohonu čerpadla 10 převádějí řídicí signál z vyhodnocovacího obvodu 7 pro řízení perfuze na odpovídající napájecí napětí pro čerpadla 10 tak, aby otáčky čerpadla 10 byly úměrné řídicímu signálu. Provedení řídicích obvodů fa pohonu čerpadla 10 může být tyristorové, případně triakové pro stejnosměrné, resp. univerzální motory, případně impulsní pro motory krokové.The control circuits 9 of the pump drive 10 convert the control signal from the perfusion control circuit 7 to the corresponding supply voltage for the pumps 10 so that the speed of the pump 10 is proportional to the control signal. The design of the control circuits f and the drive of the pump 10 can be thyristor or triac for DC or DC. universal motors, eventually pulse motors for stepper motors.

Z uvedeného vyplývá, že systém lze použít nejen pro automatické řízení perfuze, ale též pro dávkování hypertenziv do žilného řečiště, případně pro dávkování hypotenziv.It follows that the system can be used not only for automatic perfusion control, but also for dosing hypertensive drugs into the venous bed or for dosing hypotensive drugs.

Claims

System for automatic control of organ perfusion, consisting of an electric pressure gauge for measuring the mean pressure of an object, the input of which is connected to a controlled object, such as a patient, animal or model system and pumps with drive control circuits where the pump is connected to the controlled object characterized in that the output of the electric pressure gauge (2) is connected both via the derivative circuit (3) and the active filter (4) with one input of the perfusion control circuit (7) and partly via a comparator (5) to which it is connected output of the pressure presetting circuit (6) with a second inlet of the perfusion control circuit (7) whose output is connected to the input of the control circuits (9) of the pump drive (10) and through the feedback circuit (8) input of the evaluation circuit (7) for perfusion control.