Высокоточная система управления расходом перистальтического насоса
Изобретение относится к области сбора плазмы, в частности к высокоточной системе управления расходом перистальтического насоса. Система управления содержит двигатель, перистальтический насос, узел обратной связи по скорости вращения, узел обратной связи по расходу и контроллер. Двигатель соединен с перистальтическим насосом, а последний соединен с узлом обратной связи по скорости вращения и узлом обратной связи по расходу. Узел обратной связи по скорости вращения и узел обратной связи по расходу соединены с контроллером, который соединен с двигателем. Узел обратной связи по расходу содержит средство измерения расхода и модуль определения и закреплен снаружи на трубке для антикоагулянта и трубке для крови. Перистальтический насос содержит насос для антикоагулянта и насос для крови. Насосы для антикоагулянта и крови расположены, соответственно, в трубках для антикоагулянта и для крови. Средство измерения расхода представляет собой датчик потока, модуль самокалибровки расположен в датчике потока, а датчик потока представляет собой ультразвуковой датчик потока малого диаметра с диапазоном внутреннего диаметра от 3 до 5 мм и наружным диаметром от 6 до 7 мм. Изобретение направлено на обеспечение точного управления количеством использования антикоагулянта, качества плазмафереза и снижение влияния на здоровье донора плазмы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к области сбора плазмы, в частности к системе управления расходом перистальтического насоса.
Описание известного уровня техники
Для надлежащего сохранения человеческой крови вне организма в течение длительного времени используемая в настоящее время консервационная жидкость для крови действует как антикоагулянт, связывая цитрат с ионами кальция в крови с созданием растворимого и неионизируемого цитрата кальция. Следовательно, свободный кальций превращается в связанный кальций и физиологически теряет функцию коагуляции, а кровь остается несвертываемой вне организма.
Во время процесса плазмафереза кровь смешивают с антикоагулянтом (в соотношении 16:1, точно настраиваемого в зависимости от индивидуального HCT (гематокрита)), плазму отделяют от полученной смеси посредством обработки с помощью центробежного разделения, а эритроциты, лейкоцитарную пленку и тому подобное переливают обратно донору плазмы с антикоагулянтом. Если пациенту переливают кровь с избытком консервационной жидкости для крови, избыток цитрата может продолжать связываться с ионами кальция в крови пациента, снижая концентрацию кальция и вызывая гипокальциемию. Если кровь с избытком консервационной жидкости для крови переливают детям, или пациент получает переливание из множества пакетов, содержащих кровь, в частности, пациент с низким уровнем кальция в крови, сывороточный кальций снизится, и будет обеспечено клиническое проявление дефицита кальция. Кроме того, если пациенту переливают кровь с избытком антикоагулянта, нормальная коагуляция будет продлена таким образом, что это повлияет на реабилитацию пациента.
Для оборудования для плазмафереза, используемого внутри страны и за ее пределами, антикоагулянт и кровь смешивают посредством технологии перистальтического насоса с приводом от двигателя. Скорость вращения двигателя перистальтического насоса регулируется посредством управления с обратной связью по скорости с помощью кодировщика серводвигателя или шагового двигателя в комбинации сдатчиком Холла. Изначально кровь забирают с постоянным расходом (например, 1 мл/оборот) перистальтическим насосом, а соотношение смешивания антикоагулянта с кровью контролируют посредством установки соотношения скорости вращения перистальтического насоса (например, когда соотношение скорости вращения насоса для крови к насосу для антикоагулянта установлено равным 16:1, а соотношение смешивания крови к антикоагулянту достигает 16:1).
Технология управления двигателем известного уровня техники является относительно хорошо развитой, и имеется множество технических средств для реализации точного управления скоростью вращения двигателя. Объем потока на оборот двигателя является изначально постоянным в сценарии применения плазмафереза. Однако в реальном процессе применения на объем потока на оборот часто влияет ряд факторов, включая износ ролика перистальтического насоса, разницу между расходными материалами для отдельных трубок и линейным давлением. Другими словами, при отклонении объема потока на оборот перистальтического насоса приблизительно на 20% фактическая дозировка антикоагулянта имеет отклонение приблизительно 20%.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение раскрывает высокоточную систему управления расходом перистальтического насоса для решения технической проблемы.
Техническое решение настоящего изобретения заключается в указанном ниже.
В качестве высокоточной системы управления расходом перистальтического насоса вариант осуществления настоящего изобретения содержит двигатель, перистальтический насос, узел обратной связи по скорости вращения, узел обратной связи по расходу и контроллер. Двигатель соответственно соединен с перистальтическим насосом. Перистальтический насос соответственно соединен с узлом обратной связи по скорости вращения и узлом обратной связи по расходу, при этом узел обратной связи по скорости вращения и узел обратной связи по расходу соответственно соединены с контроллером, контроллер соответственно соединен с двигателем, и узел обратной связи по расходу содержит средство измерения расхода и модуль определения.
Кроме того, средство измерения расхода представляет собой датчик потока.
Другие аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания в комбинации с графическими материалами, которые иллюстрируют посредством варианта осуществления принципы настоящего изобретения.
Краткое описание графического материала
На фиг. 1 показана структурная блок-схема высокоточной системы управления расходом перистальтического насоса, предоставленной вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
Настоящее изобретение будет подробно описано в комбинации с графическими материалами.
Настоящее изобретение будет дополнительно подробно описано в комбинации с графическими материалами и вариантами осуществления для ясного понимания цели, технического решения и преимуществ настоящего изобретения. Следует понимать, что различные варианты осуществления, описанные в данном документе, используются только для объяснения настоящего изобретения, а не для определения настоящего изобретения.
Настоящее изобретение раскрывает высокоточную систему управления расходом перистальтического насоса с механизмом обратной связи по расходу.
Настоящее изобретение раскрывает высокоточную систему управления расходом перистальтического насоса, содержащую двигатель, перистальтический насос, узел обратной связи по скорости вращения, узел обратной связи по расходу и контроллер. Двигатель соответственно соединен с перистальтическим насосом, перистальтический насос соответственно соединен с узлом обратной связи по скорости вращения и узлом обратной связи по расходу, узел обратной связи по скорости вращения и узел обратной связи по расходу соответственно соединены с контроллером, и контроллер соответственно соединен с двигателем. Узел обратной связи по расходу содержит средство измерения расхода и модуль определения.
Перистальтический насос согласно настоящему изобретению содержит насос для антикоагулянта и насос для крови. Насос для антикоагулянта расположен в трубке для антикоагулянта для нагнетания антикоагулянта в трубку для антикоагулянта; и насос для крови расположен в трубке для крови для нагнетания крови в трубку для крови. Насос для антикоагулянта и насос для крови являются традиционными устройствами для сбора плазмы.
Средство измерения расхода согласно настоящему изобретению определяет расход насоса для антикоагулянта и насоса для крови при установленной скорости вращения и загружает определенный расход в модуль определения. Если модуль определения решает, что расход насоса для антикоагулянта или насоса для крови меньше заданного значения при скорости вращения, то это указывает на недостаточный расход из-за низкой силы выталкивания ролика, завышенной обратной связи по скорости и других факторов. Модуль определения отправляет результат решения на устройство управления, и устройство управления увеличивает расход до заданного значения путем управления корректирующими действиями для увеличения скорости вращения насоса для антикоагулянта или насоса для крови. Точно так же, если модуль определения решает, что расход насоса для антикоагулянта или насоса для крови больше заданного значения при скорости вращения, то это указывает на избыточный расход из-за высокой силы выталкивания ролика, заниженной обратной связи по скорости и других факторов. Модуль определения отправляет результат решения на устройство управления, и устройство управления уменьшает расход до заданного значения путем управления корректирующими действиями для уменьшения скорости вращения насоса для антикоагулянта или насоса для крови.
Средство измерения расхода согласно настоящему изобретению может представлять собой датчик потока. Датчик потока соответственно расположен в трубке насоса для антикоагулянта и трубке насоса для крови для отслеживания расхода насоса для антикоагулянта и расхода насоса для крови соответственно. Точность датчика потока для отслеживания потока напрямую влияет на управление дозировкой антикоагулянта. Модуль самокалибровки расположен в датчике потока для обеспечения эффективности отслеживания потока. Предпочтительно датчик потока представляет собой ультразвуковой датчик потока с высоким разрешением малого диаметра с внутренним диаметром от 3 до 5 мм и наружным диаметром от 6 до 7 мм. Следовательно, в одном варианте осуществления применяют датчик потока с внутренним диаметром 4 мм, наружным диаметром 6,4 мм и разрешающей способностью 1,25 мл/мин.
Средство измерения расхода согласно настоящему изобретению может содержать счетное устройство и устройство измерения объема. Счетное устройство используют для подсчета числа оборотов насоса для антикоагулянта и насоса для крови в течение определенного времени, а устройство измерения объема используют для измерения объема антикоагулянта, проходящего через насос для антикоагулянта, и объема крови, проходящей через насос для крови, в течение определенного времени. Чтобы измерить объем антикоагулянта, проходящего через насос для антикоагулянта, в трубке насоса для антикоагулянта и трубке насоса для крови соответственно расположен воздушный детектор, и счетное устройство подсчитывает количество оборотов насоса для антикоагулянта в интервале между необнаружениями воздуха воздушными детекторами в трубке насоса для антикоагулянта и трубке насоса для крови. Объем антикоагулянта, проходящего через насос для антикоагулянта, рассчитывается в соответствии с размером трубки для антикоагулянта, а также длиной трубки между обоими воздушными детекторами. Чтобы измерить объем крови, проходящей через насос для крови, счетное устройство подсчитывает число оборотов насоса для крови в интервале между необнаружением воздуха в трубке для крови воздушным детектором в трубке насоса для крови и достижением заданного значения массы плазмы. Сумма объема крови в центробежной чаше и объема крови в трубке для крови между воздушным детектором и пакетом для плазмы является объемом крови, проходящей через насос для крови. Объем крови в трубке для крови между воздушным детектором и мешком для плазмы зависит от размера и длины трубки для крови между воздушным детектором и пакетом для плазмы.
Средство измерения расхода согласно настоящему изобретению дополнительно содержит счетное устройство и устройство измерения массы. Счетное устройство используют для подсчета числа оборотов насоса для антикоагулянта и насоса для крови в течение определенного времени, а устройство измерения массы используют для измерения дозировки антикоагулянта, используемой в пакете для антикоагулянта, в течение определенного времени, и массы плазмы, полученной посредством центрифугирования крови в центрифуге в течение определенного времени.
Устройство сигнализации расположено в узле обратной связи по расходу согласно настоящему изобретению и соответственно соединено с модулем определения. Узел обратной связи по расходу выполнен с возможностью корректировки расхода насоса для антикоагулянта и расхода насоса для крови в пределах более или менее 20% от установленного расхода. Когда расход насоса для антикоагулянта или насоса для крови превышает корректируемый диапазон, трубка, управляемая насосом, считается неисправной, и устройство сигнализации предупреждает пользователя оборудования о необходимости незамедлительной проверки на закупорку трубки, поломку ролика насоса или другие неисправности. Таким образом повышается надежность и ремонтопригодность оборудования для плазмафереза.
Узел обратной связи по расходу согласно настоящему изобретению закреплен снаружи на трубке для антикоагулянта и трубке для крови простым способом без введения загрязнителя в собранную кровь, а узел обратной связи по расходу напрямую совместим с существующими расходными материалами.
Различные аспекты, варианты осуществления, реализации или признаки настоящего изобретения могут быть использованы отдельно или в любой комбинации.
Настоящее изобретение имеет множество преимуществ. Различные аспекты, варианты осуществления или реализации дают одно или более из следующих преимуществ. Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что расход насоса для антикоагулянта и расход насоса для крови делают стабильными вблизи заданного значения посредством узла обратной связи по расходу. Таким образом, реализуется точное управление дозировкой антикоагулянта для плазмафереза для улучшения качества плазмафереза и уменьшения влияния на здоровье донора плазмы. Настоящее изобретение имеет еще одно преимущество, заключающееся в том, что узел обратной связи по расходу модульной конструкции легко интегрируется с оборудованием для плазмафереза известного уровня техники при низких затратах и применим для множества целей.
Варианты осуществления, упомянутые выше, являются лишь предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения и не используются для ограничения настоящего изобретения. Любая модификация, эквивалентная замена и улучшение, произведенные в соответствии сущностью и принципом настоящего изобретения, должны быть включены в объем правовой охраны настоящего изобретения.
1. Высокоточная система управления расходом перистальтического насоса, которая содержит двигатель, перистальтический насос, узел обратной связи по скорости вращения, узел обратной связи по расходу и контроллер; при этом двигатель соответственно соединен с перистальтическим насосом, перистальтический насос соответственно соединен с узлом обратной связи по скорости вращения и узлом обратной связи по расходу, узел обратной связи по скорости вращения и узел обратной связи по расходу соответственно соединены с контроллером, и контроллер соответственно соединен с двигателем; отличающаяся тем, что узел обратной связи по расходу содержит средство измерения расхода и модуль определения, а также узел обратной связи по расходу закреплен снаружи на трубке для антикоагулянта и трубке для крови; при этом перистальтический насос содержит насос для антикоагулянта и насос для крови, насос для антикоагулянта расположен в трубке для антикоагулянта, и насос для крови расположен в трубке для крови; при этом средство измерения расхода представляет собой датчик потока; при этом модуль самокалибровки расположен в датчике потока; и при этом датчик потока представляет собой ультразвуковой датчик потока малого диаметра с диапазоном внутреннего диаметра от 3 до 5 мм и наружным диаметром от 6 до 7 мм.
2. Высокоточная система управления расходом перистальтического насоса по п. 1, отличающаяся тем, что устройство сигнализации расположено в узле обратной связи по расходу.
