Результат интеллектуальной деятельности: Автономное передвижное устройство для лейкофильтрации компонентов крови

Изобретение относится к технически устройствам, используемым в медицине, в частности, может использоваться на станциях переливания крови, в отделениях переливания крови, в хирургических и реанимационных отделениях больниц и клиник, а также в научно-исследовательских медицинских учреждениях.

Необходимость фильтрации всей донорской крови и ее компонентов предусмотрена Приказом Министерства здравоохранения №214 от 03.02. 2001 г. «О внедрении в работу учреждений служб крови устройств для удаления лейкоцитов из донорской крови». Применение лейкоредуцированных (обедненных лейкоцитами) эритроцитных сред снижает риск развития посттрансфузионных реакций и осложнений (т.к. уменьшается риск сенсибилизации больных клеточными элементами и белками плазмы), а также снижает риск передачи инфекционных и вирусных заболеваний (ВИЧ, вирусных гепатитов, цитомегаловирусной инфекции, вируса Эпштейна-Барра).

Известна стойка для контейнеров с инфузионными растворами (см. RU 33008, Ul, кл. A61J 1/05, 10.10.2003), содержащая основание с опорой в виде трубы, зажимной узел с фиксирующим элементом, подвижную секцию и элементы крепления контейнеров, в которой зажимной узел выполнен в виде ступенчатой втулки, соединяющей опору и подвижную секцию, на нижней части которой установлена первая направляющая втулка, вторая направляющая втулка закреплена внутри в нижней части зажимного узла, в средней части которого между фиксирующим элементом и подвижной секцией установлено зажимное кольцо, в верхней части подвижной секции запрессована промежуточная втулка, в верхней части которой выполнена канавка, в которую вставлено разрезное кольцо и надета поворотная секция, на которой установлены элементы крепления контейнеров.

Недостатком известной стойки для контейнеров с инфузионными растворами является отсутствие возможности быстрого регулирования высоты контейнеров с кровью или ее компонентами.

Известна передвижная стойка для лейкофильтрации крови или ее компонентов в контейнерах под действием силы тяжести посредством трубчатых магистралей через соответствующие фильтры в соответствующие приемные контейнеры (см. US 2003/0106969, кл. F16M 11/00, 12.06.2003), содержащая колесную базу с ручкой, первое поддерживающее средство в виде рамы с крючками, приспособленное для подъема или опускания контейнеров с кровью или ее компонентами, и второе поддерживающее средство в виде поддонов для размещения приемных контейнеров, привод для подъема или опускания первого поддерживающего средства. Привод содержит гидравлические или пневматические цилиндры, снабженные электрическими насосами или баллонами со сжатым газом.

Указанное устройство позволяет осуществлять быстрое регулирование высоты контейнеров с кровью или ее компонентами.

Наиболее близким автономным передвижным устройством является автономное передвижное устройство (см. RU 2623078, С1, кл. A61J 1/14, 21.06.2017) для лейкофильтрации компонентов крови в верхних контейнерах под действием силы тяжести посредством трубчатых магистралей через соответствующие фильтры в соответствующие нижние контейнеры, содержащее колесную базу с ручкой, первое поддерживающее средство в виде рамы с крючками, приспособленное для подъема или опускания контейнеров с компонентами крови, и второе поддерживающее средство в виде поддона для размещения приемных контейнеров, привод для подъема или опускания первого поддерживающего средства, аккумуляторную батарею, микроконтроллер, датчики веса, датчик напряжения, датчик тока, индикатор веса, индикатор разряда аккумуляторной батареи, индикатор окончания процесса лейкофильтрации, причем привод выполнен виде реверсивного редукторного электродвигателя, связанного через эластичную муфту с ходовым винтом, приводящим в поступательное движение ходовую гайку и связанный с ней внутренний цилиндр с закрепленном на нем первым поддерживающим средством относительно внешнего цилиндра, внутренний цилиндр и внешний цилиндр выполнены в виде труб прямоугольного или круглого сечения, внешний цилиндр и второе поддерживающее средство закреплены на колесной базе, ходовой винт зафиксирован в подшипниках, закрепленных соответственно на внешнем и внутреннем цилиндрах, на ручке колесной базы расположен переключатель режимов подъема и опускания первого поддерживающего средства, верхний и нижний концевые выключатели, расположенные соответственно в верхней и нижней части внешнего цилиндра, при этом микроконтроллер, датчики веса, датчик напряжения, датчик тока, индикатор веса, индикатор разряда аккумуляторной батареи, индикатор окончания процесса лейкофильтрации связаны с микроконтроллером, датчик напряжения подключен к полюсам аккумуляторной батареи, датчик тока включен между первым полюсом аккумуляторной батареи и переключателем режимов подъема и опускания, верхний и нижний концевые выключатели связаны с микроконтроллером, а второе поддерживающее средство закреплено на датчиках веса, установленных на колесной базе.

Недостатками устройства являются отсутствие запоминания данных о температурном режиме процесса проведение лейкофильтрации компонентов крови, в том числе отсутствие сигнализации о выходе температуры в зоне контейнеров за пределы от +2°С до +6°С, отсутствие возможности дистанционного контроля параметров процесса лейкофильтрации компонентов крови, отсутствие возможности идентификации полимерных контейнеров с компонентами крови.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в устранении указанных недостатков, создании автоматизированной системы контроля процесса лейкофильтрации компонентов крови и степени заряда аккумуляторной батареи, сигнализации о выходе температуры в зоне контейнеров за пределы от +2°С до +6°С, в повышении производительности труда персонала и удобства технического обслуживания устройства при лейкофильтрации компонентов крови.

Указанный технический результат достигается тем, что автономное передвижное устройство для лейкофильтрации компонентов крови в верхних контейнерах под действием силы тяжести посредством трубчатых магистралей через соответствующие фильтры в соответствующие нижние контейнеры, содержащее колесную базу с ручкой, первое поддерживающее средство в виде рамы с крючками, приспособленное для подъема или опускания контейнеров с компонентами крови, и второе поддерживающее средство в виде поддона для размещения приемных контейнеров, привод для подъема или опускания первого поддерживающего средства, аккумуляторную батарею, микроконтроллер, датчики веса, датчик напряжения, датчик тока, индикатор веса, индикатор разряда аккумуляторной батареи, индикатор окончания процесса лейкофильтрации, причем привод выполнен виде реверсивного редукторного электродвигателя, связанного через эластичную муфту с ходовым винтом, приводящим в поступательное движение ходовую гайку и связанный с ней внутренний цилиндр с закрепленном на нем первым поддерживающим средством относительно внешнего цилиндра, внутренний цилиндр и внешний цилиндр выполнены в виде труб прямоугольного или круглого сечения, внешний цилиндр и второе поддерживающее средство закреплены на колесной базе, ходовой винт зафиксирован в подшипниках, закрепленных соответственно на внешнем и внутреннем цилиндрах, на ручке колесной базы расположен переключатель режимов подъема и опускания первого поддерживающего средства, верхний и нижний концевые выключатели, расположенные соответственно в верхней и нижней части внешнего цилиндра, при этом микроконтроллер, датчики веса, датчик напряжения, датчик тока, индикатор веса, индикатор разряда аккумуляторной батареи, индикатор окончания процесса лейкофильтрации связаны с микроконтроллером, датчик напряжения подключен к полюсам аккумуляторной батареи, датчик тока включен между первым полюсом аккумуляторной батареи и переключателем режимов подъема и опускания, верхний и нижний концевые выключатели связаны с микроконтроллером, а второе поддерживающее средство закреплено на датчиках веса, установленных на колесной базе, содержит первый и второй датчики температуры, расположенные соответственно в зонах верхних и нижних контейнеров, и первый драйвер беспроводной передачи данных, связанные с микроконтроллером, второй драйвер беспроводной передачи данных, считыватель штрих-кодов и принтер, подключенные к компьютеру, а первый и второй драйверы беспроводной передачи данных связаны между собой посредством канала беспроводной связи в радиочастотном диапазоне.

Указанный технический результат достигается также тем, что датчики температуры, расположенные соответственно в зонах верхних и нижних контейнеров, выполнены с возможностью сигнализации о выходе температуры в зоне контейнеров за пределы диапазона от +2°С до +6°С.

На фигуре показана принципиальная схема автономного передвижного устройства для лейкофильтрации компонентов крови.

На фигуре показаны:

1. Контейнеры с фильтруемыми компонентами крови

2. Трубчатые магистрали

3. Фильтр

4. Приемные контейнеры для отфильтрованных компонентов крови

5. Колесная база

6. Ручка колесной базы;

7. Первое поддерживающее средство;

8. Второе поддерживающее средство;

9. Реверсивный редукторный электродвигатель;

10. Аккумуляторная батарея

11. Микроконтроллер

12. Датчик веса;

13. Датчик напряжения;

14. Датчик электрического тока;

15. Индикатор разряда аккумуляторной батареи;

16. Индикатор окончания процесса лейкофильтрац

17. Индикатор веса;

18. Эластичная муфта;

19. Ходовой винт;

20. Ходовая гайка;

21. Внутренний цилиндр;

22. Внешний цилиндр;

23. Подшипники;

24. Переключатель режимов подъема и опускания;

25. Верхний концевой выключатель;

26. Нижний концевой выключатель;

27. Первый датчик температуры;

28. Второй датчик температуры;

29. Первый драйвер беспроводной передачи данных;

30. Второй драйвер беспроводной передачи данных;

31. Считыватель штрих-кодов;

32. Принтер;

33. Компьютер.

Работа автономного передвижного устройства для лейкофильтрации компонентов крови осуществляется следующим образом.

На одном устройстве одновременно могут размещаться несколько десятков фильтрующих систем (20-30 фильтрующих систем). Перед монтажом систем на рабочем месте, оснащенном компьютером 33, считывателем штрих-кодов 31, вторым 30 драйвером беспроводной передачи данных и принтером 31, оператором производится считывание штрих-кодов с контейнеров с компонентами крови с помощью считывателя штрих-кодов 31, подключенного к компьютеру 33. В штрих-кодах содержится информация о доноре, дате и месте заготовки, объеме (весе) компонентов крови и т.п., которая запоминается в компьютере 33. На нижнем (приемном) контейнере каждой фильтрующей системы размещается наклейка с аналогичным штрих-кодом. Монтаж фильтрующих систем проводится в чистом помещении или в ламинарном потоке воздуха, т.к. при монтаже системы нарушается герметичность контейнеров с компонентами крови. Фильтрующие системы в сборе размещаются на устройстве таким образом: верхние контейнеры закрепляются на крючках первого поддерживающего средства 7, а нижние контейнеры укладываются на второе поддерживающее устройство 8, выполненное в виде поддона. Затем автономное передвижное устройство для лейкофильтрации компонентов крови, содержащее первый 29 драйвер беспроводной передачи данных, перемещается в помещение с температурой воздуха в диапазоне от плюс 2°С до плюс 6°С.

Первое поддерживающее средство 7, закрепленное на внутреннем цилиндре 21, перемещают вертикально (вверх, вниз) вдоль внешнего цилиндра 22 на высоту, удобную для закрепления контейнеров с фильтруемыми компонентами крови, посредством реверсивного редукторного электродвигателя 9, подавая на него напряжение необходимой полярности с помощью переключателя режимов подъема и опускания 24.

При этом внутренний цилиндр 21 вместе с первым поддерживающим средством 7 перемещаются посредством ходовой гайки 20, жестко связанной с внутренним цилиндром 21. Ходовая гайка 20 перемещается вдоль ходового винта 19. Верхний и нижний концы ходового винта 19 закреплены в подшипниках 23 таким образом, что ходовой винт 19 может свободно вращаться вокруг своей оси и не может перемещаться вдоль внешнего цилиндра 22, а внутренний цилиндр 21 свободно перемещается вдоль ходового винта 19, сохраняя соосность с ходовым винтом 19 и внешним цилиндром 22. Для исключения вращения внутреннего цилиндра 21 относительно наружного цилиндра 22 внутренний цилиндр выполнен в виде трубы прямоугольного сечения. В случае, когда внутренний цилиндр 21 выполнен в виде трубы круглого сечения, для исключения его вращения относительно внешнего цилиндра 22 может быть предусмотрена направляющая, установленная на внутренней поверхности внешнего цилиндра 22 параллельно его оси. При вращении ходового винта 19 ходовая гайка 20 приводится им в поступательное движение, что обеспечивает поступательное движение внутреннего цилиндра 21 с закрепленным поддерживающем средством 7 относительно внешнего цилиндра 22. Ходовой винт 19 вращается реверсивным редукторным электродвигателем 9 посредством эластичной муфты 18. Для вращения в нужную сторону ходового винта 19 на реверсивный редукторный электродвигатель 9 подается напряжение необходимой полярности посредством переключателя режимов подъема и опускания 24. Эластичная муфта 18 служит для компенсации отсутствия соосности вала реверсивного редукторного электродвигателя 9 и ходового винта 19, а также для предотвращения заклинивания ходовой гайки 20 в крайнем нижнем и крайнем верхнем положениях. Момент вращения, передающийся эластичной муфтой 18, меньше момента затяжки ходовой гайки 20 на ходовом винте 19, что позволяет эластичной муфте 18 деформироваться и предотвращать поломку реверсивного редукторного электродвигателя 9 в аварийных ситуациях. Для предотвращения заклинивания ходовой гайки 20 служат также верхний и нижний концевые выключатели 25 и 26, которые ограничивают ее ход. Верхний и нижний концевые выключатели 25 и 26 разрывают цепь питания реверсивного редукторного электродвигателя 9, когда ходовая гайка приближается к подшипникам, установленным на концах ходового винта. Для предотвращения выхода из строя электродвигателя 9 при чрезмерной нагрузке на первое поддерживающее средство 7 предусмотрен датчик электрического тока 14. Когда значение электрического тока, потребляемого электродвигателем 9 от аккумуляторной батареи 10, превышает заданное значение, микроконтроллер 11 передает сигнал на индикатор разряда аккумуляторной батареи 15. Также датчик электрического тока 14 служит для определения исправности аккумуляторной батареи. Когда значение электрического тока, потребляемого электродвигателем 9 от аккумуляторной батареи 10, ниже заданного значения, микроконтроллер 11 передает сигнал на индикатор разряда аккумуляторной батареи 15. Индикатор разряда аккумуляторной батареи может быть выполнен в виде полупроводникового светового излучателя и звукового излучателя. Возможность контроля степени заряда и исправности аккумуляторной батареи способствует повышению качества заготавливаемых компонентов крови.

После установки первого поддерживающего средства 7 на необходимую высоту на нем размещают контейнеры 1 с фильтруемыми компонентами крови, заранее соединенные с приемными контейнерами 4 через фильтры 3 посредством трубчатых магистралей 2 в «чистой комнате». Приемные контейнеры 4 располагают на втором поддерживающем средстве 8. Для обеспечения максимальной скорости фильтрации первое поддерживающее средство 7 переводят в максимально возможное верхнее положение. При этом трубчатые магистрали 2 должны быть выпрямлены, а приемные контейнеры 4 располагаться на втором поддерживающем средстве 8 и не висеть на трубчатых магистралях 2.

В процессе фильтрации компоненты крови перетекают из контейнеров 1, расположенных на первом поддерживающем средстве 7, в контейнеры 4, расположенные на втором поддерживающем средстве 8, по магистралям 2 через фильтры 3 под действием собственной силы тяжести. Процесс фильтрации оканчивается, когда кровь или ее компоненты полностью перетекут в приемные контейнеры 4, расположенные на втором поддерживающем средстве 8. Окончание процесса фильтрации контролируется датчиками веса 12, расположенными между вторым поддерживающим средством 8 и колесной базой 5. Начало фильтрации определяется началом увеличения массы контейнеров 4, расположенных на втором поддерживаемом средстве 8. Окончание фильтрации определяется окончанием увеличения массы контейнеров 4, расположенных на втором поддерживаемом средстве 8. Значения показаний датчиков веса 12 считываются микроконтроллером 11. Значения веса отображается на индикаторе веса 17, который может быть выполнен в виде цифрового сегментного индикатора или графического дисплея. При окончании лейкофильтрации микроконтроллер включает индикатор окончания лейкофильтрации 16. Индикатор окончания процесса лейкофильтрации 16 может быть выполнен в виде полупроводникового светового излучателя и звукового индикатора. Возможность контроля веса профильтрованных компонентов крови и наличие индикатора окончания процесса лейкофильтрации повышают производительность труда персонала.

Переключатель режимов подъема и опускания первого поддерживающего средства 7 представляет собой сдвоенный трехпозиционный электрический переключатель. Переключатель связан с реверсивным редукторным электродвигателем 9, первым полюсом аккумуляторной батареи 10 через датчик электрического тока 14, верхним и нижним концевыми выключателями 25 и 26, верхний и нижний концевые выключатели связаны со вторым полюсом аккумуляторной батареи.

В первой позиции первые контакты обеих групп переключателя замкнуты со вторыми контактами своих групп, во второй позиции все контакты разомкнуты, в третьей позиции первые контакты обеих групп переключателя замкнуты с третьими контактами своих групп. Напряжение от аккумуляторной батареи 10 подводится к переключателю режимов подъема и опускания 24 таким образом, что в первой позиции переключателя на реверсивный редукторный электродвигатель 9 подводится напряжение прямой полярности, во второй позиции переключателя на реверсивный редукторный электродвигатель 9 напряжение не подводится, в третьей позиции переключателя на реверсивный редукторный электродвигатель 9 подводится напряжение обратной полярности. При переводе переключателя режимов подъема и опускания 24 в первую и вторую позиции электродвигатель вращается в разных направлениях. К переключателю режимов подъема и опускания 24 напряжение подводится через верхний и нижний концевые выключатели 25 и 26, когда ходовая гайка 20 между крайним верхним и крайним нижним положениями. Когда ходовая гайка 20 находится в крайнем верхнем положении, верхний концевой выключатель 25 размыкает цепь питания реверсивного редукторного электродвигателя 9, когда ходовая гайка 20 находится в крайнем нижнем положении, нижний концевой выключатель 26 размыкает цепь питания реверсивного редукторного электродвигателя 9. Реверсивный редукторный электродвигатель 9 останавливается, предотвращая заклинивание ходовой гайки 20.

Процесс лейкофильтрации должен производиться строго при температуре в диапазоне от +2 до +6°С при постоянном контроле оператором. Сохранение данных о температурном режиме процесса лейкофильтрации и последующий их анализ являются гарантией качества и безопасности применения гемотрансфузионных сред.

Продолжительность процесса лейкофильтрации зависит от используемой марки фильтра и вида компонента крови (эритроцитосодержащие или тромбоцитосодержащие гемотрансфузионные среды, плазма), подвергающегося фильтрации, и может занимать до 1,5 часов. В процессе лейкофильтрации компонентов крови с помощью датчиков температуры 27 и 28, подключенных к микропроцессору 11 измеряются температуры в зонах размещения верхних 1 и нижних 4 контейнеров с компонентами крови. Информация о временных зависимостях этих температур с микропроцессора 11, а также о суммарном весе контейнеров с компонентами крови 4, расположенными на втором поддерживающем устройстве 8, поступает на первый драйвер беспроводной передачи данных 29 и далее по беспроводному каналу связи ко второму драйверу беспроводной передачи данных 30 передаются в компьютер 33. Компьютер содержит машиночитаемый носитель, содержащий программу, обеспечивающую проведение процесса лейкофильтрации компонентов крови, сохранение данных о температурных режимах процесса лейкофильтрации, определение по данным изменения веса оставшееся время процесса и момент его окончания, а также визуализацию температурных зависимостей и других данных на экране монитора.

Оператор на мониторе компьютера осуществляет дистанционный контроль температуры в зонах расположения верхних 1 и нижних 4 контейнеров с компонентами крови, а также время, оставшееся до конца процесса и момент его окончания. В случае сигнализации выхода температуры за пределы диапазона от +2°С до +6°С, оператор принимает меры, позволяющие осуществлять процесс лейкофильтрации в указанном диапазоне.

По окончанию процесса лейкофильтрации оператор с помощью принтера 32 распечатывает протокол, который передается для анализа ответственному за качество компонентов крови, Ответственный за качество компонентов крови на основании протокола принимает решение о возможности дальнейшего использования прошедших лейкофильтрацию компонентов крови в лечебном процессе.

После окончания процесса лейкофильтрации из контейнеров с отфильтрованными компонентами крови 4 удаляют воздух, герметизируют контейнеры 4, отсоединяют от магистралей 2 и снимают со второго поддерживающего средства 8. Посредством переключателя режимов подъема и опускания 24 первое поддерживающее средство 7 устанавливают на удобную для работы высоту, пустые контейнеры 1 с магистралями 2 и фильтрами 3 снимают с первого поддерживающего средства 7 и утилизируют.

Все узлы автономного передвижного устройства для лейкофильтрации компонентов крови выполнены на широко применяемых стандартных элементах, в частности коммутаторы выполнены на таких элементах как реле и транзисторы. Микроконтроллер выполнен на базе микропроцессора типа LPC2168 фирмы NXP. В качестве первого и второго драйверов беспроводной передачи 29, 30 данных применены устройства стандарта ZigBee/IEEE 802.15.4, например модули XBee-PRO фирмы MaxStream, позволяющие обеспечить передачу информации в здании с учетом стен в радиусе 100 м.

Использование в качестве привода реверсивного редукторного электродвигателя, питающегося от встроенной аккумуляторной батареи, которая заряжается от сети переменного тока промышленной частоты, существенно упрощает конструкцию автономной передвижной стойки для лейкофильтрации компонентов крови и повышает удобство технического обслуживания.

Изобретение позволяет создать автономное передвижное устройство для лейкофильтрации компонентов крови, обеспечивающее дистанционный контроль и протоколирование параметров процесса лейкофильтрации компонентов крови, что способствует повышению их качества и безопасности применения в лечебном процессе.