Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ВВОДА РАБОЧИХ КОМАНД В АППАРАТ "ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧКА" (ВАРИАНТЫ), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ГЕМОДИАЛИЗА - Патент РФ 2145884
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ВВОДА РАБОЧИХ КОМАНД В АППАРАТ "ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧКА" (ВАРИАНТЫ), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ГЕМОДИАЛИЗА
СПОСОБ ВВОДА РАБОЧИХ КОМАНД В АППАРАТ "ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧКА" (ВАРИАНТЫ), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ГЕМОДИАЛИЗА

СПОСОБ ВВОДА РАБОЧИХ КОМАНД В АППАРАТ "ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧКА" (ВАРИАНТЫ), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ГЕМОДИАЛИЗА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Описаны способы ввода рабочих команд в устройство гемодиализа, включающее фильтр для диализа и имеющее возможность работы в соответствии с изменяемым по времени параметром, таким как меняющийся объем ультрафильтрации. Согласно способам вводятся значение требующегося периода времени, заданное суммарное значение параметра, такого как заданный объем ультрафильтрации, и предполагаемый изменяющийся по времени профиль параметра, представляющий собой ряд координат на участке, ограниченном осью ординат, на которой откладываются значения параметра, и осью абсцисс, на которой откладывается время, а график показывает профиль нарастания значения параметра. Если суммарное значение по профилю не равно заданному суммарному значению, изменяется положение предполагаемого изменяющегося по времени профиля относительно оси ординат, чтобы уравнять эти суммарные значения. После этого устройство работает согласно измененному профилю для достижения заданного введенного суммарного значения в течение заданного периода времени. Устройство содержит средство для циркуляции диализирующего раствора в камере диализации аппарата "искусственная почка" и средство для осуществления экстракориоральной циркуляции крови. В нем использована компьютерная система, обеспечивающая новые функциональные возможности. 7 с. и 3 з.п. ф-лы, 41 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2145884
Класс(ы) патента: A61M1/14, G06F19/00, G06F159:00
Номер заявки: 95112501/14
Дата подачи заявки: 12.11.1993
Дата публикации: 27.02.2000
Заявитель(и): Алтин Медикал, Инк. (US)
Автор(ы): Джеффри Б.Гроган (US); Тор Фелквелл (US); Гарлей Д.Джонсон (US); Томас Д.Келли (US); Алан Джордж Волф (US)
Патентообладатель(и): Алтин Медикал, Инк. (US)
Описание изобретения: Изобретение относится к усовершенствованию аппаратов "искусственная почка".
Аппараты "искусственная почка" хорошо известны в медицине и описаны, например, в патентах США 3598727, 4172033, 4267040 и 4769134.
Хотя аппараты, предлагавшиеся до сих пор, обладают многочисленными достоинствами, их возможности, тем не менее, ограничены.
Целью настоящего изобретения является преодолениe недостатков, присущих имеющимся техническим решениям, и предложение новых возможностей, не известных ранее.
Ниже подробно описаны особенности и преимущества настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1A и 1B представлено схематическое изображение гидросистемы предпочтительного варианта реализации аппарата "искусственная почка", являющегося предметом настоящего изобретения.
На фиг. 2 представлена схема пути потока с указанием мест расположения и деталей датчиков расхода перед диализаторами и за диализатором согласно настоящему изобретению.
На фиг. 3A и 3B представлены соответственно изометрическое и схематическое изображения датчика приближения линии концентрата, представляющего собой часть системы автоматической настройки режима дозирования согласно настоящему изобретению.
На фиг. 4 схематически представлены подсоединения входных и выходных уравнивателей давления к гидравлической трассе согласно настоящему изобретению.
На фиг. 5 схематически представлены регуляторы уровня автоматизированной капельницы согласно настоящему изобретению.
На фиг. 6 схематически представлен предпочтительный вариант реализации средств повышения скорости прохождения потока диализирующего раствора через диализатор без увеличения расхода диализирующего раствора.
На фиг. 7 представлена блок-схема компьютерной системы, применяемой в предпочтительном варианте реализации изобретения.
На фиг. 8 представлено изображение сенсорного экрана, применяемого в предпочтительном варианте реализации изобретения.
На фиг. 9 представлен сенсорный экран с фиг. 8 с окном калькулятора для ввода данных.
На фиг. 10 представлен экран ввода профиля, применяемый в предпочтительном варианте реализации изобретения.
На фиг. 11 представлен экран программирования, применяемый в предпочтительном варианте реализации изобретения.
На фиг. 12-18 показана последовательность изображений сенсорного экрана, сопровождающая соответствующую последовательность действий пользователя для ввода желаемого профиля ультрафильтрации, как описано в приложении B, где отчетливые стрелки указывают индикации на экране, которые должны быть последовательно нажаты пользователем так, чтобы пользователь выполнил ряд действий.
На фиг. 19-41 показана серия изображений сенсорных экранов, соответствующая последовательности действий пользователя и аппарата в ответ на меняющийся профиль ультрафильтрации в соответствии с настоящим изобретением, как описано в приложении B.
Гидравлическая схема
Гидравлическая схема 10, представляющая предпочтительный вариант реализации усовершенствованного гемодиализатора согласно настоящему изображению, показана на фиг. 1A и 1B. Схема гидравлики включает следующие основные компоненты: регулятор давления поступающей воды 12, двухпозиционный водяной клапан 14, теплообменник 16, нагреватель 18, предохранительный термостат 20, насос концентрата "A" 22, питательный клапан 24, камеру с воздушным зазором 26, промывочный фитинг "A" 28, промывочный штуцер "B" 30, деаэрационный распылитель 32, насос для удаления воздуха 34, воздушная ловушка 36, датчик электропроводности "A" 38, насос концентрата "B" 40, питающий насос 42, смесительная камера "B" 44, датчик электропроводности "B" 46, фильтр диализирующего раствора 48, регулятор питания 50, уравниватель давления на входе 52, уравниватель расхода 54, уравниватель давления на выходе 56, датчики конца хода 59, датчик электропроводности диализирующего раствора 60, датчик расхода перед диализатором 62, преобразователь давления диализирующего раствора 64, обходной клапан 66, отверстие для отбора пробы диализирующего раствора 68, датчик расхода за диализатором 70, нагнетательный насос диализирующего раствора 72, регулятор удаления ультрафильтрата 74, расходомер ультрафильтрата 76, детектор утечек крови 78 и промывочный клапан 80. Перечисленные компоненты взаимно соединены так, как показано на фиг. 1A и 1B.
Регулятор давления поступающей воды 12 соединен с резервуаром воды под давлением 82 и снижает и стабилизирует давление подачи воды до приблизительно 20 фунт/дюйм2 (137,9 кПа).
Двухпозиционный водяной клапан 14 открывается при включении питания аппарата, допуская поступление воды из резервуара 82 в гидравлическую схему 10. При отключении питания аппарата двухпозиционный клапан 14 закрывается.
Теплообменник 16 передает тепло от "отработанного" или вытекающего диализирующего раствора, проходящего через канал 84, к более холодной воде, проходящей по каналу 86, когда эти две жидкости протекают в противоположных направлениях через отдельные, но расположенные рядом отсеки в теплообменнике 16. Таким образом, производится подогрев поступающей воды, что уменьшает количество тепла, которое должно быть передано воде нагревателем 18.
Нагреватель 18 нагревают далее поступающую воду до температуры, подходящей для гемодиализа и составляющей около 38oC. Типичный нагреватель 18 относится к резистивному типу, известному в технике, при мощности около 1500 Вт. Нагреватель 18 включает расположенный ниже по каналу термистор 20 или аналогичное устройство для определения температуры. Термистором, как известно в технике, является чувствительный к температуре терморезистор, в котором происходят изменения электросопротивления, обратно пропорциональные соответствующим изменениям температуры. Термистор 20 соединен с микропроцессором аппарата (не показан на фиг. 1A и 1B), в котором сигналы, поступающие от термистора, используются для включения и выключения нагревателя 18 в соответствии с необходимостью поддержания температуры воды на нужном уровне.
Насос концентрата "A" 22 подает известный в этой области техники "кислотный" или "ацетатный" концентрат из резервуара 88, в котором он содержится, в камеру с воздушным зазором 26. Насос концентрата "A" 22 является насосом постоянного объема с кулачковым приводом. В качестве привода насоса концентрата "A" 22 предпочтительно используется шаговый электродвигатель 90, который можно настроить на вращение с точно определенным количеством оборотов в минуту. Шаговый электродвигатель включает вал (не показан), на котором установлен кулачок (не показан), входящий в зацепление с гибкой диафрагмой 92 и выдающий таким образом известный объем концентрата "A" за каждый оборот кулачка. Оптический датчик (не показан) на кулачке отслеживает угловое положение кулачка для обработки этих данных микропроцессором (не показан). Микропроцессор на основании информации, касающейся расхода диализирующего раствора и параметров концентрата, введенной оператором с использованием сенсорного экрана (подробно описанного ниже), рассчитывает количество концентрата, необходимое для получения нужного соотношения воды и концентрата "A" для гемодиализа. В соответствии с полученным результатом микропроцессор регулирует угловую скорость вращения вала шагового электродвигателя.
Линия концентрата "A" 94 применяется для подачи концентрата "A" из резервуара 88, в котором он содержится, к насосу концентрата "A" 22. При промывке аппарата линию концентрата "A" 94 подключают к промывочному штуцеру "A" 28, который служит источником промывочной воды для линии концентрата "A".
При дезинфекции аппарата линию концентрата "A" 94 подключают к дезинфекционному штуцеру 96, который позволяет насосу концентрата "A" 22 подавать химический дезинфектант в линию концентрата "A" 94.
Нагретая вода поступает в камеру с воздушным зазором 26 через питательный клапан 24. Питательный клапан 24 приводится в действие рычагом 98. Pычаг 98 соединен с поплавком 100, находящимся в воздушной ловушке 36. Таким образом, поплавок 100 регулирует поступление воды в гидравлическую схему 10, открывая питательный клапан 24, когда уровень воды, на котором находится поплавок, понижается, и закрывая питательный клапан 24, когда уровень воды в воздушной ловушке 36 повышается.
Воздушный зазор 102 в камере 26 находится под атмосферным давлением. Воздушный зазор 102 позволяет не допустить течения поступающей воды в обратном направлении (течение вверх) в случае падения давления в резервуаре с водой 82.
В промывочный штуцер "A" 28 встроен датчик близости (не показанный на фиг. 1A и 1B, но более подробно описанный ниже). Датчик близости определяет, когда линия концентрата "A" 94 подключена к промывочному штуцеру "A" 28, а когда нет, и, таким образом, служит важным предохранительным блокирующим устройством, не допускающим неправильного использования аппарата.
Промывочный штуцер "B" 30 подает воду для промывки линии концентрата "B" 104. В процессе промывки линию концентрата "B" 104 подключают к промывочному штуцеру "B" 30. При ацетатном диализе линию концентрата "B" 104 также подключают к промывочному штуцеру "B" 30 для рециркуляции через него раствора ацетатного диализирующего раствора.
Промывочный штуцер "B" 30 также оборудован датчиком близости (не показанным на фиг. 1A и 1B, но более подробно описанным ниже), сходным с установленным на промывочном штуцере "A" 28.
Гидравлическая схема включает компоненты, предназначенные для удаления из проходящих через нее жидкостей растворенных в них газов. В противном случае без деаэрации жидкости растворенные в ней газы могут оказать отрицательное влияние на процесс диализа, включая точность, с которой аппарат осуществляет ультрафильтрацию пациента. Для облегчения деаэрации жидкость пропускают через деаэрационный распылитель 32 с расходом около 1500 мл/мин и при давлении ниже атмосферного (около 500 мм рт.ст.). Понижение давления достигается за счет всасывания жидкости в насос для удаления воздуха 34 через ограничитель потока 106, расположенный выше деаэрационного распылителя 32. В деаэрационном распылителе 32 жидкость разбивается на мелкие капли и подвергается воздействию пониженного давления, что способствует выделению пузырьков воздуха.
Воздушная ловушка 36 выпускает пузырьки воздуха, выделившиеся из жидкости в деаэрационном распылителе 32, через вентиляционное отверстие 108, открытое в атмосферу. В воздушной ловушке располагается также поплавок 100, рассмотренный выше.
Датчик электропроводности "A" 38 измеряет удельную электропроводность смеси воды и концентрата "A". Измерение электропроводности является точным способом для определения правильности дозирования составляющих раствора концентрата "A". Электропроводность, измеренная датчиком электропроводности "A" 38, может варьировать в зависимости от ионной силы и электролитического профиля концентрата "A". Поскольку электропроводность зависит от температуры, датчик электропроводности "A" 38 снабжен также термистором 110. Термистор 110 соединен с микропроцессором (не показан), который выполняет необходимую компенсацию температуры.
Насос концентрата "B" подает концентрат бикарбоната из резервуара 112 и действует только в процессе бикарбонатного диализа. Насос концентрата "B" 40 является насосом постоянного объема с кулачковым приводом, сходным с насосом концентрата "A" 22. В качестве привода насоса концентрата "B" 40 используется шаговый электродвигатель 114. Как и в насосе концентрата "A", угловая скорость вала шагового двигателя отслеживается оптическим датчиком. Оптический датчик соединен с микропроцессором аппарата, который рассчитывает количество концентрата "B", необходимое для получения нужного состава диализирующего раствора для безопасного гемодиализа, и соответственно регулирует угловую скорость кулачка. Насос концентрата "B" 40 будет автоматически компенсировать изменения расхода диализирующего раствора в случае изменения этого расхода в процессе диализа путем увеличения или уменьшения производительности насоса.
На фиг. 1A и 1B показаны также возможный резервуар для третьего концентрата 116, насос третьего концентрата 118 постоянного объема с кулачковым приводом, применяемый таким же образом, как насосы концентратов "A" и "B" 22, 40, соответствующая смесительная камера 120 и датчик электропроводности 122.
В смесительной камере "B" 44 производится тщательное смешивание концентрата "B" с дозированной смесью концентрата "A" и воды для получения диализирующего раствора, до того как диализирующий раствор поступит к датчику электропроводности "B" 46.
Датчик электропроводности "B" 46 следит за электропроводностью диализирующего раствора. Подсоединенная к датчику электропроводности "B" 46 электронная схема (не показана) вычитает значение электропроводности, полученное датчиком электропроводности "A" 38 из электропроводности, измеренной датчиком электропроводности "B" 46. В процессе ацетатного диализа разница между этими показателями электропроводности должна равняться нулю. Поскольку на показатели электропроводности влияет температура, в датчик электропроводности "B" 46 включен термистор 124, вносящий поправку на температуру в показатель электропроводности "B". Термистор 124 образует также часть резервной высокотемпературной аварийной подсистемы.
Перед дальнейшим описанием гидравлической схемы следует дать краткое описание уравнивателя расхода 54. Уравниватель расхода 54 состоит из первой камеры 126 и второй камеры 128 с практически одинаковым объемом. Каждая камера 126, 128 состоит из двух отделений, одно из которых называется "преддиализатором" или "пред"-отделением 130, 132, и другое - "постдиализатором", или "пост"-отделением 134, 136. Каждая пара противоположных "пред"- и "пост"-камер разделена гибкой диафрагмой 138, 140. Электромагнитные вентили 142-149 контролируют заполнение и опорожнение каждого отделения. В целом каждое отделение 130, 132, 134, 136 заполняется полностью перед выпуском его содержимого. Кроме того, "пред"-отделения 130, 132 поочередно заполняются и опорожняются, и "пост"-отделения 134, 135 поочередно заполняются и опорожняются. Наряду с этим заполнение "пред"-отделения 130, 132 вызывает соответствующее опорожнение противоположного "пост"-отделения 134, 136 соответственно. "Пред"-отделения 130, 1332 поочередно заполняются питательным насосом 42 и поочередно опорожняются в диализатор. "Пост"-отделения 134, 136 поочередно заполняются "отработанным" диализирующим раствором, поступающим из диализатора, и сливают отработанный диализирующий раствор в линию слива 150. Hапример, диализирующий раствор из питательного насоса 42 поступает в "пред"-отделение 132, смещая при этом диаграмму 140 на фиг. 1A и 1B вправо и опустошая "пост"-отделение 136. Одновременно заполняется "пост"-отделение 134 при опустошении "пред"-отделения 130.
Уравниватель расхода 54 работает в четырехфазном цикле. В первой фазе включены вентили 142, 145, 147 и 148, заполняя, таким образом, "пред"-отделение 130 свежим диализирующим раствором и смещая диафрагму 138 на фиг. 1A и 1B вправо. Такое смещение диафрагмы 138 выталкивает "отработанный" диализирующий раствор, содержащийся в "пост"-отделении 134, объем которого равен объему "пред"-отделения 130, спуская его в линию слива 150. В то же время диализирующий раствор, вытекающий из диализатора, поступает в "пост"-отделение 136, смещая, таким образом, диафрагму 140 на фиг. 1A и 1B влево и выталкивая равный объем свежего диализирующего раствора из "пред"-отделения 132 в диализатор. Во второй фазе все электромагнитные вентили 142-149 на короткое время (около 125 мс) выключают. Это короткое выключение позволяет избежать отрицательного влияния на ультрафильтрацию, которое может быть в противном случае вызвано одновременным включением по меньше мере двух вентилей. В третьей фазе возбуждаются электромагнитные вентили 143, 144, 146 и 149, вызывая заполнение "пост"-отделения 134 диализирующим раствором, вытекающим из диализатора, и выталкивание при этом свежего диализирующего раствора из "пред"-отделения 130 в диализатор. Кроме того, "пред"-отделение 132 одновременно заполняется свежим диализирующим раствором посредством питательного насоса 42, выталкивая, таким образом, отработанный диализирующий раствор из остающегося "пост"-отделения 136 в линию слива 150. В четвертой фазе все электромагнитные вентили 142-149 вновь выключаются приблизительно на 125 мс.
Поскольку объемы противоположныx "пред"- и "пост"-отделений равны, уравниватель расхода 54 осуществляет уравнивание объемов диализирующего раствора, поступающего в диализатор и вытекающего из него. Еще одним достоинством объемного равенства является то, что поток диализирующего раствора, поступающего в диализатор, точно измеряется в широком диапазоне значений расхода.
Питательный насос 42 имеет два назначения: а) подавать достаточный объем диализирующего раствора под нужным давлением, чтобы заполнить отделения уравнивателя расхода диализирующим раствором, и б) обеспечить протекание диализирующего раствора через систему 152, включающую фильтр диализирующего раствора 48, регулятор питания 50, смесительную камеру "B" 44 и датчик электропроводности "B" 46. Питательный насос 42 выдает диализирующий раствор при максимальном регулируемом избыточном давлении 12,5 фунт/дюйм2 (86,1 кПа) и расходе, приблизительно на 50 мл/мин превышающем расход диализирующего раствора, установленный оператором с помощью сенсорного экрана.
Фильтр диализирующего раствора 48 применяется для недопущения попадания в уравниватель расхода постороннего материала в форме частиц. Регулятор питания 50 настраивается на избыточное давление на выходе, равное приблизительно 16 фунт/дюйм2 (110,3 кПа). В любом случае, когда "пред"- и "пост"-отделения уравнивателя расхода 54 достигают окончания цикла заполнения в ходе фаз 1 или 3, давление в системе 152 возрастает. Когда давление возрастает приблизительно до 110,3 кПа, регулятор питания открывается в достаточной степени, чтобы пропустить диализирующий раствор от питательного насоса 42 через систему 152 и до следующей фазы 1 или 3.
Уравниватель давления на входе 52 выравнивает гидравлическое давление на входах 155 уравнивателя расхода 54, так что отделения 130 132, 134, 136 заполняются с одинаковой скоростью. Аналогичным образом уравниватель давления на выходе 56 выравнивает давление на выходах 156 уравнивателя расхода 54. Уравниватели давления на входе и выходе более подробно рассмотрены ниже.
Уравниватель давления на входе 52 автоматически уравнивает также давление диализирующего раствора, протекающего по расположенным ниже линиям 158, 160 с давлением на входах 154 уравнивателя расхода. В любом случае, когда давление на входе 154 уравнивателя расхода превышает давление, развиваемое нагнетательным насосом диализирующего раствора 72, уравниватель давления на входе 52 ограничивает расход диализирующего раствора в линиях 158, 160. Такое уравнивание давлений обеспечивает заполнение обеих камер 126, 128 в уравнивателе расхода 54 с одинаковой скоростью.
На выходах 56 уравнивателя давления на выходе предусмотрены датчики конца хода 162, 164. Датчики конца хода 162, 164 проверяют, когда отделения уравнивателя расхода достигают конца цикла заполнения (конца хода). Когда отделения полны, датчики конца хода 162, 164 направляют сигнал о прекращении потока на микропроцессор аппарата, указывая на то, что отделения полны.
Датчик электропроводности диализирующего раствора 60 измеряет электропроводность диализирующего раствора перед его поступлением в диализатор. Микропроцессор сравнивает измеренное значение электропроводности с ожидаемым ее значением (рассмотрено более подробно ниже), основываясь на информации о химическом составе концентратa, введенной оператором с использованием сенсорного экрана. Если измеренное значение электропроводности диализирующего раствора оказывается значительно выше или ниже ожидаемого значения электропроводности, микропроцессор аппарата включает сигнализацию электропроводности. Кроме того, одновременно с сигналом открывается обходной клапан 66, отводящий диализирующий раствор от диализатора через канал 166.
Датчик электропроводности диализирующего раствора 60 включает термистор 168, позволяющий внести в значение электропроводности поправку на температуру. Электронный сигнал от термистора 168 также используется для отображения температуры диализирующего раствора на сенсорном экране, так же как и верхнего и нижнего предельно допустимых значений температур. Измеренная датчиком электропроводности 60 электропроводность диализирующего раствора также отображается на сенсорном экране аппарата.
Датчик расхода диализирующего раствора 62 включает самоподогревающийся переменный термистор, а также эталонный термистор (не показан на фиг. 1A и 1B, но подробно рассмотрен ниже). Датчик расхода диализирующего раствора 62 используется главным образом для слежения за байпасом. В любом случае, когда в аппарате действует байпас, возникающий в результате недостаточный расход диализата, отмеченный датчиком расхода 62, служит подтверждением того, что обходной клапан 66 функционирует нормально.
Преобразователь давления диализирующего раствора 64 воспринимает давление диализирующего раствора и преобразует значение показателя давления в аналоговый сигнал, пропорциональный давлению диализирующего раствора. Аналоговый сигнал используется микропроцессором аппарата как основание для отображения давления диализирующего раствора на сенсорном экране, аварийной сигнализации давления и других функций по контролю за диализирующим раствором (не показаны на фиг. 1A и 1B).
Обходной клапан 66 защищает пациента, проходящего гемодиализ, в случае нарушений температуры или электропроводности путем отвода потока диализирующего раствора от диализатора. Обходной клапан 66 является трехпутевым гидрораспределителем с электромагнитным управлением, который при возбуждении закрывает канал 170, ведущий в диализатор и отводит поток диализирующего раствора по каналу 166 к точке 172, расположенной ниже диализатора.
Отверстие для отбора проб диализирующего раствора 68 является приспособлением, позволяющим оператору отбирать с помощью шприца пробы для независимого испытания.
Второй датчик расхода диализирующего раствора 70 расположен на линии за диализатором ("венозной") 170. Конструкция второго датчика расхода 70 сходна с конструкцией первого датчика расхода 62 и подробно рассмотрена ниже. Второй датчик расхода 70 применяют для проверки точности возможностей ультрафильтрации аппарата.
Нагнетательный насос диализирующего раствора 72 расположен за диализатором. Размещенная вместе с ним схема рециркуляции, включающая линии 158, 160, доставляет отходящий диализирующий раствор на вход уравнивателя давления 52. Схема рециркуляции 158, 160 помогает, таким образом, уравнивать различия в давлении, которые в противном случае могут быть переданы на уравниватель расхода 54, а также служит источником гидравлического давления, достаточного для заполнения расходомера ультрафильтрата 76, когда это потребуется.
Нагнетательный насос диализирующего раствора 72 прокачивает диализирующий раствор при постоянном расходе 1500 мл/мин через схему рециркуляции 158, 160, не оказывая отрицательного влияния на общий расход диализирующего раствора в гидравлической схеме 10. В результате нагнетательный насос диализирующего раствора 72 может использоваться для выравнивания различий давлений по мембране диализатора.
Пока на нагнетательный насос диализирующего раствора 72 поступает достаточный объем диализирующего раствора для перекачивания, динамика потока диализирующего раствора через гидравлическую схему 10 не затрагивается. Однако в случае удаления жидкости из схемы рециркуляции 158, 160 нагнетательный насос диализирующего раствора попытается заменить этот объем, затребовав больший объем из диализатора. Поскольку уравниватель расхода 54 поддерживает постоянство объема диализирующего раствора, поступающего в диализатор и выходящего из него, единственная жидкость, которая может заменить жидкость, утерянную в схеме 158, 160, должна поступать из самого диализатора. Поэтому путем точного контроля количества жидкости, выходящей из схемы рециркуляции 158 (с использованием расходомера ультрафильтрата 76), оператор может точно контролировать количество жидкости, которое должно быть отобрано у подвергающегося гемодиализу пациента через диализатор.
Поскольку диализирующий раствор, который прокачивает нагнетательный насос диализирующего раствора 72, имеет частично ограниченное течение, на входе регулятора удаления ультрафильтрата 74 за счет этого создается достаточное давление. Регулятор удаления ультрафильтрата 74 регулирует гидравлическое давление на входе 178 расходомера ультрафильтрата 76.
Расходомер ультрафильтрата 76 состоит из камеры 180, разделенной диафрагмой 186 на два отделения 182, 184. Каждое отделение 182, 184 имеет соответствующий связанный с ней клапан. Каждое отделение 182, 184 расходомера ультрафильтрата 76 может заполняться только при открытом соответствующем клапане 188, 190. Когда первое отделение 182 заполняется, противоположное второе отделение 184 выпускает свое содержимое в линию слива 192. Интенсивность удаления ультрафильтрата через расходомер ультрафильтрата 76 определяется интенсивностью, с которой открываются и закрываются соответствующие клапаны 188, 190.
В любом случае, когда жидкость покидает схему рециркуляции 158, 160 через расходомер ультрафильтрата 76, соответственно меньше жидкости рециркулируется через схему рециркуляции 158, 160. Это вызывает соответствующее "голодание" на входе 172 нагнетательного насоса диализирующего раствора 72, что ведет к соответствующему снижению давления в диализаторе. Понижение давления диализирующего раствора вызывает отбор у пациента объема жидкости, равного объему жидкости, отобранному из схемы рециркуляции 158, 160 через расходомер ультрафильтрата 76. Эти объемы будут равны до тех пор, пока диализатор будет обладать возможностями ультрафильтрации, достаточными для отбора такого объема у пациента с нужной интенсивностью.
Отработанный диализирующий раствор, выданный из уравнивателя расхода 54, проходит через детектор утечек крови 78 и проверяется на присутствие крови. Детектор утечек крови 78, который более подробно рассматривается ниже, включает источник света 194 и фотоэлемент 196, который отслеживает свет, пропускаемый через отработанный диализирующий раствор, проходящий через прибор. В случае, если через мембрану диализатора кровь пациента попадает в диализирующий раствор, диализирующий раствор, пропускаемый через детектор утечек крови 78, поглотит часть пропускаемого через него света. Соответствующее ослабление света, достигающего фотоэлемента 196, если оно слишком велико, включает сигнализацию аппарата, сообщающую об утечке крови.
Отработанный диализирующий раствор направляется из детектора протечек крови 78 через канал 84 в теплообменник 16, а затем в слив 198.
Промывочный клапан 80 позволяет расходомеру ультрафильтрата 76 удалять промывочную воду из схемы рециркуляции 158, 160 в объеме около 4 л/ч. Такая промывка обеспечивает достаточную очистку схемы рециркуляции 158, 160 и расходомера ультрафильтрата 76. Однако, поскольку в процессе промывки жидкость отводится из схемы 158, 160 с относительно большой интенсивностью, промывочный клапан 80 позволяет также добавлять эквивалентный объем жидкости обратно в схему 158, 160.
Интерфейс пользователя
В настоящем изобретении в качестве интерфейса пользователя применяется сенсорный экран.
Сенсорные экраны известны в технике и поставляются многими фирмами, включая "Elographies West", Сан-Диего, шт. Калифорния. Применение сенсорных экранов в качестве интерфейсов пользователя в медицинском оборудовании также известно, как показано в примере в патентах США 4974599 и 4898578, описания которых включены сюда в качестве ссылок.
До сих пор, как показано в упомянутых выше патентах, сенсорные экраны использовали совместно с компьютерами и катодно-лучевыми трубками для создания пульта управления, который может изменяться под компьютерным управлением. Средства, с помощью которых компьютер, катодно-лучевая трубка и сенсорный экран могут применяться таким образом совместно, хорошо известны и не образуют сами по себе части настоящего изобретения.
На фиг. 7 показана блок-схема компьютерной системы 500, которая используется для управления сенсорным экраном 501, катодно-лучевым дисплеем 503 и другими компонентами устройства. Этот компьютер запрограммирован на языке СИ обычным образом, чтобы добиться диалогового режима и других функций, описанных далее.
На фиг. 8 показан дисплей сенсорного экрана, который обычно имеет перед собой оператор системы с фиг. 7. Как можно видеть, на нем отображены основные параметры лечения. Они включают интенсивность прокачивания гепарина, расход диализата, электропроводность диализирующего раствора, температуру диализирующего раствора, прошедшее время лечения, общее количество удаленного ультрафильтрата, трансмембранное давление и интенсивность ультрафильтрации. Отображается также артериальное и венозное кровяное давление пациента (как в форме ртутного столбика, так и в числовой форме). Линейные индикатор в нижней части экрана показывает расход кровяного давления. Пространство в верхней части экрана зарезервировано для сигналов тревоги и справочных сообщений.
Большинство этих элементов дисплея заключены в рамки. Рамки служит визуальным индикатором сигналов тревоги и меняют цвет и мигают в случае отклонения от допустимых значений.
С правой стороны дисплея изображен ряд кнопок. Первой является кнопка RESET (возврат), которая применяется для возврата в исходное положение после исправления аварийной ситуации. Кнопка HELP (помощь) оказывает помощь пользователю через посредство справочных сообщений. Кнопка SET LIMITS (установка предельных значений) устанавливает предельные допустимые значения различных параметров, включая артериальное давление, венозное давление и трансмембранное давление. Кнопка MENUS (меню) позволяет заменять кнопки с правой стороны дисплея дополнительными кнопками, соответствующими дополнительным функциям управления, сохраняя при этом отображенные параметры на экране. Кнопка RINSE (промывка) включает режим промывки, при условии соблюдения блокировки. Кнопка MUTE (без звука) отключает большинство звуковых сигналов тревоги на 100 с. В этой части экрана могут появиться дополнительные кнопки. Положение кнопок можно перепрограммировать и иметь множество связанных с ними обозначений. Путем перепрограммирования может варьироваться также их расположение на сенсорном экране.
Если потребуется изменить один из отображенных параметров, такой как интенсивность прокачивания гепарина, оператор просто касается соответствующего индикатора. После этого в окне, наложенном на экран, как показано на фиг. 9, появляется похожая на калькулятор клавиатура. С этой клавиатуры пользователь может ввести новое значение избранного параметра. После ввода таким образом нужного параметра оператор нажимает на изображении калькулятора кнопку ENTER, и изображение калькулятора исчезает. Пересмотренный параметр заменяется в соответствующем индикаторе (при освещении рамок), и пользователь получает возможность с помощью кнопки, которая появляется в правом нижнем углу экрана, подтвердить введенное изменение. Если кнопки VERIFY (подтверждение) не касаются в течение короткого периода времени после ее появления, кнопка VERIFY исчезает, а аппарат продолжает работать с предыдущим значением параметра. При своевременном подтверждении изменение реализуется. В предпочтительном варианте реализации пользователь располагает 1-5 с для подтверждения параметра.
Некоторые параметры не могут быть представлены одним числом, показанным в окошке параметра. Примером могут служить параметры, для которых запрограммировано изменение с течением времени (так называемые профильные параметры). К таким параметрам относятся концентрация натрия в диализирующем растворе, концентрация бикарбоната в диализирующем растворе, KT/V и интенсивность ультрафильтрации.
В предпочтительном варианте реализации такие профилированные параметры избирательно отображаются на экране дисплея в форме гистограмм. Используя в качестве примера натрий, на оси Y представлена концентрация натрия в диапазоне 130-160 мэк/л. На оси X представлен период процедуры, разбитый на интервалы по 15 мин. Такой дисплей показан на фиг. 10.
Использование гистограмм для отображения профильных параметров известно. Однако раньше не удавалось найти удобный способ, которым данные, характеризующие профильную кривую, можно было бы ввести в машину. Обычно такой ввод данных выполняют с клавиатуры, на которой вводятся данные за каждый отдельный период времени. Однако такой подход требует десятков нажатий клавиш и связан со значительной вероятностью ошибок.
В предпочтительном варианте реализации изобретения, в отличие от этого, профилированные параметры вводятся путем простого прослеживания нужной профильной кривой на сенсорном экране.
Более подробно программирование профильных параметров выполняется следующим образом.
На основном дисплее сенсорного экрана с фиг. 8 пользователь нажимает MENUS. После этого появляется экран программирования с фиг. 11, на правой стороне которого расположены кнопки, соответствующие программированию натрия, бикарбоната, KT/V и ультрафильтрации. После этого параметр, который намечено программировать, выбирают касанием соответствующей кнопки.
После такого касания появляется экран с фиг. 10. Если профиль уже запрограммирован, он отображается на экране в форме гистограмм. В противном случае график отсутствует.
Перед тем как позволить пользователю запрограммировать профиль натрия, аппарат сначала запрашивает значение натрия в натриевом концентрате, которое следует использовать. Эти данные вводят с клавишной клавиатуры. Если до этого не было запрограммировано время процедуры лечения, аппарат запрашивает также и эти данные с использованием клавишной клавиатуры.
Затем пользователь набрасывает нужную профильную кривую на сенсорном экране, а компьютер практически одновременно отображает ряд столбцов, соответствующих намеченной кривой.
Кроме того, пользователь может коснуться экрана в отдельных точках на нужной кривой профиля. Для того чтобы запрограммировать, например, повышение натрия со 140 до 160 мэк/л, пользователю следует коснуться графика на уровне 140 в точке с ординатой, соответствующей началу интервала процедуры, и 160 в точке с ординатой, соответствующей окончанию интервала процедуры. После этого компьютер должен изобразить между этими точками ряды линейно возрастающих столбцов.
Дискретные касания могут быть также использованы для программирования ступенчатых профилей. Если в течение первого часа процедура должна вестись при 150 мэк/л, а в течение второго часа при 135 мэк/л, пользователь должен сначала коснуться экрана на уровне 150 в точке с ординатой, соответствующей началу первого часа. В точке с ординатой, соответствующей окончанию первого часа, пользователь должен нажать в двух местах. Сначала на уровне 150 (чтобы компьютер заполнил прошедший период столбцами, соответствующими 150) и вновь в 135. И, наконец, пользователь должен коснуться экрана на уровне 135 в точке с ординатой, соответствующей окончанию второго часа. Тогда компьютер заполнит второй час столбцами, соответствующими 135.
После ввода нужной кривой профиля нажимают кнопку, чтобы ввести программу в аппарат.
В предпочтительном варианте реализации компьютер приводит высоту каждого столбца к одному из ряда дискретных значений. В случае натрия эти дискретные значения разделены шагами по 1 мэк/л.
В процессе этой операции программирования на экране отображается окно числовых данных, в котором может быть показано числовое значение отдельного столбца. При первом нанесении кривой компьютер отображает в этом окне числовой параметр каждого столбца при его появлении. После запрограммирования профиля можно отобразить числовое значение каждого столбца, коснувшись сначала кнопки LOCK, фиксирующей кривую, а затем коснувшись нужного столбца.
После установки профиля пользователь может захотеть внести в него некоторые изменения. Один из способов заключается, конечно, в простом повторении описанной выше процедуры программирования. Другой заключается в исправлении высоты конкретного столбца. Это можно сделать одним из двух способов. Первый заключается просто в касании подлежащего изменению столбца. Высота столбца следует за движением пальца пользователя. Второй способ внесения изменений заключается в том, чтобы выбрать сначала нужный столбец путем повторного касания (или нажав и удерживая) кнопки со стрелкой, направленной вправо, пока не будет освещен нужный столбец. (Кнопка со стрелкой, направленной вправо, вызывает последовательное освещение столбцов слева направо, возвращаясь назад к крайнему левому столбцу после достижения крайнего правого столбца. Освещение обозначает выбранный столбец). В окне числовых данных отображается числовое значение, соответствующее выбранному столбцу. Это значение можно затем изменить с помощью клавиш со стрелками, направленными вверх и вниз, которые позволяют соответственно увеличивать и уменьшать выбранный параметр. В предпочтительном варианте реализации клавиши со стрелками, направленными вверх и вниз, вызывают изменение натриевого параметра ступенями по 0,1 мэк/л, что составляет одну десятую от разрешения, предусмотренного для процедуры первоначального ввода. Аналогичное соотношение удерживается с другими параметрами, запрограммированными таким образом. Вновь для завершения операции программирования нажимают кнопку ENTER.
Как и в случае с другими параметрами, профильные параметры должны получить подтверждение, прежде чем они дадут эффект.
После завершения описанных выше операций профилирования данных данные, соответствующие запрограммированному профилю, направляются в память компьютера. Периодически, например раз в 15 мин, запрограммированный перерыв в программе системы заставляет компьютер просматривать память в поисках значения запрограммированного параметра для следующего временного интервала (в данном случае 15 мин). Физический параметр изменяется соответственно с использованием обычных механизмов внесения исправлений.
После начала процедуры система допускает программирование только столбцов графика, соответствующих будущим временным интервалам. Столбцы, соответствующие прошедшим временным интервалам, отображают историю процедуры и не могут быть изменены. Для того чтобы легко отличить прошедшее время от будущего, столбцы, соответствующие каждому из них, окрашены в разные цвета.
Во всех аспектах интерфейса пользователь получает указания при переходе от одного касания к следующему за счет конструктивной особенности наиболее предпочтительного варианта реализации, вызывающей освещение кнопки, которую скорее всего пользователь нажмет следующей. Так, например, когда аппарат работает в режиме промывки и приближается к завершению этой операции, освещается кнопка Self-Test (самопроверка), показывая, что это наиболее вероятная следующая операция. Аналогичным образом, когда операция самопроверки приближается к завершению, освещается Prime (начало). Благодаря такой системе даже новички легко ориентируются в различных фазах работы аппарата.
В дополнение к описанному выше интерфейсу пользователя связь с аппаратом "искусственная почка" может также осуществляться с помощью последовательного интерфейса по данным 530 RS-232C и карточки данных.
Карточки данных (известные также как карточки памяти или карточки оперативных ЗУ) известны и описаны в патентах США 4450024, 4575127, 4617216, 4648189, 4683371, 4745268, 4795898, 4816654, 4827512, 4829169 и 4896027, описания которых включены сюда в качестве ссылки. В предпочтительном варианте реализации карточка данных может использоваться как для загрузки параметров процедуры в аппарат, так и для пересылки загруженных параметров пациента из аппарата на терапевтический анализ.
Среди параметров процедуры, которые могут быть введены в аппарат с карточки данных, находятся профиль ультрафильтрации, профиль натрия, профиль бикарбоната, расход перфузионного насоса, длительность процедуры, требующийся объем удаления ультрафильтрата, расход диализирующего раствора, температура диализирующего раствора, порядок измерения кровяного давления и сигнализация тревоги, а также назначение гепарина.
Среди параметров пациента, которые могут быть зарегистрированы аппаратом и записаны на карточку памяти для последующего терапевтического анализа имеются данные по времени, относящиеся к температуре и электропроводности диализирующего раствора (и те, и другие обычно изменяются в нескольких точках контура жидкости), венозное, артериальное, систолическое и диастолическое давления, расход крови, общее количество переработанной крови, интенсивность ультрафильтрации, общее количество удаленного ультрафильтрата, цель по ультрафильтрату и состояние аппарата.
Кроме того, карточка данных может передать в аппарат некоторые коды, которые, будучи считаны аппаратом, инициируют определенные операции. Эти операции включают режим калибровки, режим наладки, включение функций отслеживания кровяного давления, модификацию параметров, переданных через последовательный порт для диагностики, и другие.
Карточка, которая используется в предпочтительном варианте реализации, поставляется фирмой "Micro Chip Technologies" под товарной маркой ENVOY и обладает емкостью 32 кбайт в форме ЭСППЗУ. Аналогичные карточки поставляет также "Datakly".
Когда содержащая параметры лечения карточка считывается аппаратом, введенные в память параметры не сразу становятся действительными. Вместо этого каждый из параметров отображается на экране, и оператора просят посредством появляющихся на экране запросов подтвердить каждый параметр по отдельности. Если параметр не подтвержден, этот аспект работы аппарата остается неизменным. В предпочтительном варианте реализации параметры, загруженные из карточки памяти, отображаются в предназначенных для соответствующих параметров окнах, и каждый последовательно освещается, а система требует подтверждения параметра, находящегося в освещенном окне. В альтернативных вариантах реализации множество параметров, требующих подтверждения, отображается как группа.
На фиг. 7 показано, что компьютерная система 500, управляющая интерфейсом пользователя и другими аспектами работы аппарата, построена вокруг совместимой с IBM-AT объединительной платы 502, включающей микропроцессор Intel 80286 504 и запоминающеe устройство 506 емкостью 256 кбайт, соединенные между собой шиной AT 508. В расширительные пазы этой объединительной платы вставлены семь дополнительных плат: плата памяти 510, плата RS-232 512 (предназначенная для управления наблюдением за кровяным давлением пациента), управляющая плата 514 системы ввода/вывода, управляющая плата 516 системы ультрафильтрации/дозирования, управляющая плата 518 системы перфузионного насоса, плата 520 интерфейса сенсорного экрана и плата 522 усовершенствованного графического адаптера дисплея.
Компьютерная система выполняет пять основных задач: (1) интерфейс пользователя (например, через дисплей катодно-лучевой трубки и сенсорный экран); (2) контроль состояния аппарата (т.е. промывка, запуск, диализ и т. п.); (3) взаимодействиe микроконтроллера; (4) проведение самоиспытаний и (5) калибровка. Эти функции выполняются компьютером AT вместе с перечисленными выше расширительными платами.
Обратимся теперь к более подробному описанию каждого компонента. Плата памяти 510 содержит программные средства для микропроцессора 80286. Плата памяти может включать постоянную память 524 емкостью до 384 кбайт и память с произвольной выборкой 526 емкостью 8 кбайт. Кроме того, в плату памяти включены интерфейс памяти 528, интерфейс RS-02323C 530 и часы 532. Интерфейс 528 - обычный и просто выполняет адресацию памяти 524 и 526. Интерфейс RS-232C является интерфейсом общего назначения (в отличие от интерфейса RS-232 512, который
предназначен для использования с монитором кровяного давления) и обычно применяется для дистанционного ввода инструкций по программированию в аппарат и для запроса данных о лечении пациента из аппарата. Часы 532 используются среди прочего для временной привязки информации о пациенте по мере ее получения и для указания данных о времени, на основе которых может осуществляться управление автоматизированными действиями аппарата (такими как автоматический прогрев).
Главная программа управления написана на языке программирования СИ. Этот код оттранслирован, замкнут и загружен в память 524. Задачи главной программы управления следующие.
Сбор данных от ввода/вывода, подсистем управления перфузионным насосом и ультрафильтрацией и выдача управляющих команд на различные управляющие подсистемы.
Ввод данных с сенсорного экрана интерфейса пользователя.
Отслеживание данных в отношении их выхода за допустимые пределы и создание подходящей программы сигнализации нарушения допустимых предельных значений.
Оценка данных с целью определения текущего рабочего состояния управляющей программы, т.е. простой, промывка, самопроверка, запуск и диализ.
Обновление данных, отображенных на катодно-лучевой трубке интерфейса пользователя.
Память с произвольной выборкой 526 используется для хранения параметров калибровки и аппарата.
Для того чтобы плата памяти работала согласованно с главной объединительной платой AT, объединительную плату необходимо модифицировать путем блокировки буферов данных над адресом 256 кбайт. Пространство управления постоянной памятью отображено в пространстве адреса от 256 до 640 кбайт, с частью между 256 и 312 кбайт, отображенной также в адресном интервале от 832 до 888 кбайт. Код в этом верхнем адресном интервале конфигурирован как расширение BIOS, что влечет за собой передачу объединительной платой управления в постоянной памяти программному обеспечению BIOS после включения инициализации. В отличие от обычных расширений BIOS главная программа не возвращается к BIOS после передачи управления.
Плата 512 RS-232 допускает автоматизированное дистанционное наблюдение за кровяным давлением пациента. Подходящие мониторы кровяного давления, приспособленные для управления от RS-232, поставляются фирмой "Spacelabs", Хиллсборо, шт. Орегон.
Плату интерфейса 520 сенсорного экрана поставляет в промышленных масштабах как деталь номер E271-400 фирма "Elographics", и она предназначена для использования с сенсорной панелью 501 E272-12, которая используется в предпочтительном варианте реализации изобретения. Задачей платы интерфейса 520 является перевод сигналов, возвращенных с сенсорного экрана, в формат данных, пригодный для использования в микропроцессоре 80286 504. Завершить и оставить резидентную программу для привода платы интерфейса 520, поставляемой "Elographics".
Обычной является адаптерная карта 522 усовершенствованного графического адаптера дисплея, которая выдает сигналы на дисплей 503 катодно-лучевой трубки.
Особенно подробно ниже рассмотрены три подсистемы микроконтроллера (система перфузионного насоса 518, система ультрафильтрации/дозирования 516 и системa ввода/вывода 514).
Система перфузионного насоса
Контроль перфузионного насоса 518 изготовлен с использованием микроконтроллера Intel 8040 и предназначен для управления и мониторинга памяти подсистем. К ним относятся: (1) перфузионный насос; (2) измерение кровяного давления (артериального, венозного и расширительной камеры); (3) введение гепарина; (4) регулирование уровня; (5) температура окружающей среды. Контроль перфузионного насоса работает во взаимосвязи с платой питания (не показана), обеспечивающей регулируемую подачу питания на устройство, которыми управляет контроллер перфузионного насоса.
Еще более подробно основным назначением контроллерa перфузионного насоса 518 является подача питания на двигатель перфузионного насоса так, чтобы включить насос, запустив его с интенсивностью, установленной оператором.
Система контроллера перфузионного насоса состоит из следующих основных компонентов (описание - расположение):
ввод параметров пользователя - главный контроллер;
контроль погрешностей скорости программного обеспечения - контроллер перфузионного насоса;
контроль погрешностей скорости аппаратного обеспечения - контроллер перфузионного насоса;
оптический датчик скорости - вал электродвигателя;
схема возбудителя двигателя - плата питания перфузионного насоса.
Оператор вводит нужную информацию об интенсивности работы перфузионного насоса на видеоэкран (катодно-лучевая трубка) сенсорной панели. Главный контроллер (микропроцессор 80286) преобразует эту информацию в соответствующий показатель интенсивности работы двигателя, который направляется в контроллер перфузионного насоса (8040) на плате контроллера перфузионного насоса. Контроллер 8040 преобразует информацию об интенсивности работы двигателя в аналоговую форму, которая пересылается в интегральную схему контроля скорости вращения двигателя (LM 2917-8) на плате питания перфузионного насоса.
Оптический датчик скорости установлен на заднем вале двигателя перфузионного насоса, причем с одной стороны вала расположен светодиод, а с противоположной стороны - фототранзистор. В вале просверлены четыре отверстия, каждое из которых проходит перпендикулярно относительно вала и друг друга. В результате за один оборот вала получаются четыре световых импульса.
Сигналы тахометра отслеживают как LM 2917-8, так и контроллер 8040. LM 2915-8 обеспечивает контроль с высокой скоростью срабатывания путем сопоставления скорости вращения двигателя с информацией о требующейся скорости, поступающей от 8040. Результатом этого сопоставления является сигнал погрешности, который поступает на вход схемы возбудителя питания двигателя.
Возбудитель питания двигателя выдает на двигатель управляющий широтно-модулированный импульс +24 В при частоте приблизительно 30 кГц. Это возбуждение обеспечено пределом токовой защиты, чтобы не допустить повреждения в случае опрокидывания двигателя.
Контроллер 8040 сопоставляет информацию тахометра о скорости вращения двигателя с нужной скоростью, заданной контроллером 80286 и соответственно вносит поправки в уровень, выдаваемый на LM 2917-8. Таким образом, 8040 гарантирует точность работы насоса, причем схема LM 2917-8 не нуждается ни в какой калибровке. Кроме того, контроллер 8040 может отслеживать и контролировать возникновение нарушений, таких как занижение или превышение скорости, которые могут возникнуть в связи с неполадками в LM 2917-8 или в схеме возбуждения двигателя.
Контроллер 8040 отслеживает также скорость вращения двигателя независимо от сигнала тахометра с использованием противоЭДС двигателя. Периодически (каждые 0,5 с) двигатель отключается приблизительно на 6 мс, и измеряется напряжение на клеммах двигателя. Хотя в результате не получается такого же точного показания, как сигнал тахометра, возможно выявление крупных неполадок, когда сигнал тахометра утерян.
Измерение кровяного давления
Измерение кровяного давления включает измерение венозного, артериального давлений и давления расширительной камеры (для лечения с одной иглой). Все три измерительные системы включают идентичную аппаратуру. Каждый вид давления воспринимается измерительным датчиком давления Sen Sym SCX15, размещенным на плате питания перфузионного насоса. Kаждый датчик соединен с дифференциальным усилителем, предназначенным для осуществления измерений в диапазоне от -400 до +600 мм рт.ст. Сигнал на выходе каждого усилителя приводит в действие аналого-цифровой входной канал системы управления перфузионным насосом, где он преобразуется в 10-битовое цифровое значение. Калибровка каждого из входов давления осуществляется полностью в программном обеспечении, причем требуется, чтобы конструкция каждого усилителя гарантировала, чтобы его сигнал на выходе оставался в диапазоне аналого-цифрового входа, от 0 до +5 В превышающем диапазон давления на входе и превышающем все допуски компонента.
Введение гепарина
Введение гепарина осуществляется путем пошагового перемещения шагового двигателя, вращающего зубчатое колесо механизма реечной передачи. Зубчатое колесо перемещает рейку, а механическое устройство таково, что плунжер шприца для гепарина смещается на такое же расстояние. Управление шаговым двигателем осуществляет микроконтроллер 8040, расположенный на плате контроллера перфузионного насоса 518. Когда оператор через сенсорный экран на передней панели вводит нужное значение расхода гепарина в миллилитрах в час (мл/ч), главный микропроцессор 80286 преобразует эту информацию в соответствующую частоту перемещений шагового двигателя и передает ее в микроконтроллер перфузионного насоса. Микроконтроллер перфузионного насоса выдает логический сигнал частоты перемещений шагового двигателя на плату питания перфузионного насоса, где схема возбуждения привода гепаринового двигателя возбуждает соответствующую обмотку шагового двигателя.
Логический сигнал частоты перемещений двигателя от микроконтроллера 518 перфузионного насоса подается также на микроконтроллер 514 ввода/вывода платы контроллера 8040. Микроконтроллер ввода/вывода контролирует этот сигнал, чтобы определить, работает ли гепариновый двигатель с нужной скоростью. Если он приходит к выводу, что имеет место превышение скорости, он отключает гепариновый двигатель через линию отключения, проходящую к плате питания перфузионного насоса.
Для предоставления информации о положении насоса для гепарина предусмотрены два оптических датчика. Датчик отсоединения отмечает, когда держатель шприца на передней панели оказывается в отсоединенном положении. Датчик конца хода определяет, когда зубчатое колесо поднимается по рейке, что происходит, когда зубцы колеса выходят из зацепления. Это является признаком слишком высокого давления. Микроконтроллер перфузионного насоса следит за показаниями этих датчиков и передает информацию на главный микропроцессор 80286.
Регулирование уровня
Система регулирования уровня позволяет оператору изменять уровень крови в артериальной и венозной капельницах. На каждой из капельниц имеются кнопки повышения и понижения уровня. Микроконтроллер 8040 на плате контроллера перфузионного насоса 518 следит за положением кнопок. Когда кнопка нажата, выбирается клапан этой капельницы, а на двигатель подается питание, так что головка шлангового насоса начинает вращаться, создавая положительное или отрицательное давление в капельнице. Программная логика воспринимает одновременное нажатие только одной кнопки. Если нажаты одновременно две кнопки, сигналы и той и другой игнорируются.
Схема привода двигателя расположена на плате питания перфузионного насоса. Двигатель может вращаться в обoих направлениях. Управляющий сигнал от платы контроллера перфузионного насоса наряду с модулированным по ширине импульса сигналом интенсивности вращения двигателя управляют двумя биполярными полумостами-возбудителями двигателя. Оба полумоста-возбудителя двигателя воспринимают один сигнал интенсивности работы двигателя, в то время как сигнал о направлении вращения двигателя высок на одном и низок на другом для определения направления вращения двигателя. Полумосты-возбудители выдают на двигатель модулированное по ширине импульса напряжение возбуждения 24 В частотой приблизительно 30 кГц.
Другие детали регулирования уровня описаны ниже.
Контроль окружающей температуры
Назначение системы охлаждения камеры заключается в поддержании внутренней температуры в камере на уровне ниже максимально допустимых 50oC, при которых гарантируется надежная работа электронных компонентов. (Большая часть электронных компонентов может работать при температуре 60oC, за исключением полупроводникового реле, применяемого в регуляторе нагревателя). В нижней части камеры расположен вентилятор, который вытягивает нагретый воздух из камеры. Вентилятор для всасывания воздуха с комнатной температурой расположен ниже катодно-лучевой трубки в задней части аппарата.
Система охлаждения камеры состоит из следующих основных компонентов (описание - расположение):
вентилятор камеры - нижняя часть камеры;
интегральная схема температуры перфузионного насоса - плата питания перфузионного насоса;
интегральная схема температуры прочих входов/выходов - плата питания электронных устройств прочих входов/выходов;
программное управление вентилятором - главный контроллер;
привод вентилятора камеры - плата питания перфузионного насоса.
Две интегральные схемы температуры LM 35DZ расположены на платах питания перфузионного насоса и электронных устройств прочих входов/выходов. Эти интегральные схемы выдают напряжение, пропорциональное температуре, выраженной в градусах Цельсия (10,0 мВ/oC). Эти показания температуры вводятся в программу управления вентилятором.
Программа управления вентилятором всегда реагирует на более высокую из двух температур. Типичными являются следующие значения. При 46oC вентилятор переключается на низкую скорость, а при 48oC - на высокую скорость. Существует гистерезис в 2oC для этих пороговых температур, т.е. вентилятор переходит на низкую скорость при 46oC и отключается при 44oC. Кроме того, при температуре 60oC в камере включается сигнал тревоги, который вызывает выключение аппарата.
Возбудитель питания вентилятора расположен на плате питания перфузионного насоса. Сигнал интенсивности работы двигателя с платы контроллера перфузионного насоса определяет широтно-импульсно-модулированный сигнал с рабочим циклом 30 кГц. Этот сигнал вводит в пассивный фильтр, чтобы выдать на двигатель сигнал постоянного тока.
Система управления ультрафильтрацией и дозированием
Контроллер 516 ультрафильтрации и дозирования выполнен с использованием микроконтроллера Intel 8040 и предназначен для управления системами, связанными с ультрафильтрацией и приготовлением диализирующего раствора. Этот контроллер работает вместе с питающей картой ультрафильтрации/дозирования (не показана), которая обеспечивает контролируемое снабжение рабочим питанием устройств, которыми управляет контроллер ультрафильтрации/дозирования. Контроллер ультрафильтрации/дозирования 516 осуществляет управление или контроль за шестью подсистемами. К ним относятся:
а) контроль температуры;
б) контроль дозирования;
в) контроль расхода;
г) контроль за удалением ультрафильтрата;
д) наблюдение за электропроводностью;
е) наблюдение за температурой.
Контроль температуры
Система ультрафильтрации и дозирования 516 контролирует температуру диализирующего раствора, вызывая прохождение через нуль напряжения на полупроводниковом реле, подающем питание на нагреватель мощностью 1500 В (позиция 18 на фиг. 1A и 1B), посредством широтно-импульсно-модулированного цифрового сигнала 5 Гц (сигнал включения нагревателя). Рабочий цикл сигнала включения нагревателя обновляется каждые 0,5 с суммой прежнего рабочего цикла и величины коррекции погрешности температуры. Величина коррекции пропорциональна разности между нужной температурой (хранящейся в главном контроллере) и измеренной контролируемой температурой (измеренной непосредственно ниже корпуса нагревателя).
Определенную главным контроллером нужную температуру рассчитывают, используя введенную пользователем нужную температуру и стабильную температуру датчика электропроводности "B" (позиция 46 на фиг. 1A и 1B). Если стабильная температура датчика электропроводности "B" отличается от введенного пользователем значения нужной температуры более чем на 0,05oC, то контролируемое пороговое значение температуры, направляемое в контроллер ультрафильтрации и дозирования, обновляют таким образом, чтобы температурa датчика электропроводности "B" сравнялась с введенным пользователем значением нужной температуры. Таким путем температура диализирующего раствора в датчике электропроводности "B" будет исправлена таким образом, чтобы компенсировать влияние расхода жидкости и окружающей температуры на температуру датчика электропроводности "B" (и первичную температуру, отображенную на видеоэкране). Это исправление контролируемой температуры выполняется максимум каждые 5 мин.
Контроль дозирования
Система ультрафильтрации и дозирования 516 контролирует соотношение концентрата(ов) к воде путем контролирования расхода диализирующего раствора, расхода концентрата "A" и расхода концентрата "B".
Насосы концентратов "A" и "B" (позиции 22 и 40 соответственно на фиг. 1A и 1B) являются диафрагменными насосами с приводом от шагового двигателя (каждый с кулачковым следящим устройством), которые выдают определенный отмеренный объем на каждый оборот шагового двигателя. Их расход контролируют посредством регулирования скорости вращения шаговых двигателей. Насосы концентрата являются однонаправленными и используют для своих рабочих тактов всасывания и выталкивания соответствующее приведение в действие трехпутевого гидрораспределителя. Такт всасывания синхронизируется сигналом, который генерирует датчик оптического прерывателя, воспринимающий штифт, установленный на кулачке блока насоса. Дальнейшие детали относятся к насосам концентрата "A" и "B" и описаны ниже.
Контроллер 516 ультрафильтрации/дозирования использует тот факт, что шаговые двигатели требуют 200 шагов двигателя на оборот (между каждым импульсом синхронизации) для проверки погрешностей перемещения в насосах концентрата. При получении запоздалых или слишком ранних импульсов синхронизации связанные с ними погрешности отображаются на экране в режиме технической проверки аппарата (дальнейшие подробности приведены ниже).
В режиме промывки главный контроллер определяет режим применения концентрата на основании информации о взаимном соединении промывочных штуцеров "A" и "B". В случае если линия концентрата "B" (фиг. 1A и 1B, позиция 104) не подсоединена к промывочному штуцеру "B" (фиг. 1A и 1B, позиция 30), инициируется бикарбонатная процедура путем установки соответствующих показателей дозирования и предельно допустимых значений электропроводности. И, наоборот, если линия концентрата "B" подсоединена к промывочному штуцеру "B", инициируется ацетатная процедура (дополнительные подробности приведены ниже). Используя информацию о расходе диализирующего раствора и дозировании, главный контроллер определяет соответствующие значения расхода концентрата и задает скорости вращения двух насосов концентрата в контроллер ультрафильтрации и дозирования. Режим дозирования (для ацетатного или бикарбонатного диализа) не может быть изменен при работе в режимах запуска и диализа.
Контроль расхода диализирующего раствора описан в следующем разделе описания контроллера ультрафильтрации и дозирования, посвященном контролю расхода.
Контроль расхода
Система 516 ультрафильтрации и дозирования регулирует расход диализирующего раствора путем регулирования времени между включением клапанов уравнивателя расхода (фиг. 1A и 1B, позиция 54) (при условии, что вся жидкость в камерах уравнивателя расхода обменивается).
Средний объем уравнивателя расхода калибруют (измеряют) во время действия режима калибровки. Время между включением клапанов уравнивателя расхода (фиг. 1A и 1B, позиции 142-149) сводится к определенному масштабу (согласно постоянной калибровкe) и направляется в память контроллера ультрафильтрации и дозирования, так что достигается заданный пользователем нужный уровень расхода диализирующего раствора.
Для того чтобы гарантировать полную передачу жидкости в камеры уравнивателя расхода и из них (фиг. 1A и 1B, позиции 126, 128), на линии протекания жидкости размещены два датчика потока (фиг. 1A и 1B, позиции 58, 59; более подробно описаны ниже), выявляющие отсутствие потока диализирующего раствора. Время, когда оба датчика не обнаруживают потока, обозначают как конец хода. Время конца хода определяют как период времени между моментом, когда зарегистрировано окончание хода, и нужным временем переключения клапана уравнивателя расхода. Поскольку скорость питательного насоса определяет моментальный расход диализирующего раствора, контроллер ультрафильтрации и дозирования следит за скоростью питательного насоса с целью поддержания приемлемого времени конца хода.
Поскольку объем уравнивателя расхода калибруют, а время конца хода контролируют, система ультрафильтрации и дозирования может точно регулировать расход диализирующего раствора в соответствии с заданным пользователем значением.
Контроль удаления ультрафильтрата
Система 516 ультрафильтрации и дозирования регулирует интенсивность удаления ультрафильтрата путем регулирования времени между включением клапанов расходомера ультрафильтрата (фиг. 1A и 1B, позиции 142-149). Система ультрафильтрации и дозирования регулирует накопленный объем ультрафильтрата, подсчитывая количество ходов расходомера ультрафильтрата.
Поскольку объем расходомера ультрафильтрата калибруют (измеряют) при работе в режиме калибровки, показатель интенсивности, который главный контроллер (микропроцессор 80286) передает в контроллер ультрафильтрации и дозирования (количество секунд между переключениями клапана), масштабирован таким образом, что достигается введенная пользователем интенсивность удаления.
Таким же образом введенное пользователем значение объема удаления ультрафильтрата пересчитывается исходя из объема хода расходомера ультрафильтрата в количествo ходов расходомера. Главный контроллер передает количество ходов расходомера ультрафильтрата в контроллер ультрафильтрации и дозирования. Контроллер ультрафильтрации и дозирования включaeт после этого клапаны расходомера ультрафильтрата и уменьшает количество ходов с нужной скоростью, пока количество ходов превышает ноль. После этого главный контроллер может рассчитать накопленный объем удаленного ультрафильтрата путем вычитания количества оставшихся ходов расходомера ультрафильтрата, умноженных на объем хода, из введенного оператором требующегося значения объема удаления ультрафильтрата. Накопленный объем отображается во время работы в режиме диализа. Это значение сохраняется при режиме промывки и сбрасывается при вxоде в режим самопроверки.
При промывке интенсивность удаления ультрафильтрата составляет 3,6 л/ч, а видеоэкран не показывает сведений о накопленном объеме ультрафильтрата. Во время работы в режиме самопроверки удаления ультрафильтрата не происходит, за исключением определенных самоиспытаний, проводимых аппаратом (никакого ультрафильтрата не накапливается). При работе в режиме пуска интенсивность удаления ультрафильтрата устанавливает оператор, причем ее значение не должно превышать 0,5 л/ч (никакого ультрафильтрата не накапливается). В течение работы в режиме диализа интенсивность удаления устанавливается оператором и остается в пределах от 0,1 до 4,00 л/ч. Для удаления ультрафильтрата при работе в режиме диализа необходимо соблюдение следующих условий.
1. Ввод заданного объема ультрафильтрата и интенсивности ультрафильтрации (или ввод времени процедуры и заданного объема ультрафильтрата с использованием расчетного значения интенсивности ультрафильтрации).
2. Работа перфузионного насоса.
3. Не достигается заданное значение объема ультрафильтрата.
Контроль электропроводности
Электропроводность используется в качестве показателя состава электролита диализирующего раствора. Обычно электропроводность определяют как способность раствора пропускать электрический ток. Электропроводность диализирующего раствора будет меняться в зависимости от температуры и состава электролита диализирующего раствора.
Система ультрафильтрации и дозирования производит измерение электропроводности в двух точках (датчики электропроводности) гидравлической схемы, используя замеры сопротивления переменному электрическому току между каждой парой электродов датчиков электропроводности. Два участка на линии протекания жидкости располагаются у датчика электропроводности "A" (фиг. 1A и 1B, позиция 38) и датчика электропроводности "B" (фиг. 1A и 1B, позиция 46).
Один электрод каждого из датчиков возбуждается напряжением переменного тока частотой 1 кГц, в то время как другой фактически заземлен (токовоспринимающий электрод). Цепь измерения сопротивления создает два напряжения. Соотношение напряжений пропорционально сопротивлению соответствующего датчика. Сопротивление датчика может быть смоделировано как функция температуры и электропроводности. Поскольку каждый из датчиков электросопротивления включает термистор, температура каждого из датчиков известна. Используя модель, разработанную для датчиков, измеренные на датчиках температуру и сопротивление, рассчитывают электропроводность.
Каждый датчик электропроводности при работе в режиме калибровки калибруют, измеряя сопротивление каждого датчика при известных электропроводности и температуре (пользуясь для этого внешним эталонным измерительным прибором) для определения базового сопротивления датчика в описанном выше соотношении.
Система ультрафильтрации и дозирования 516 выдает сигнализацию на основании измеренных датчиками "A" и "B" значений электропроводности. Поскольку эта сигнализация электропроводности используется для проверки правильности дозирования, и сигналы выдаются при определении электропроводности "A" и части "B" общей электропроводности (часть "B" = электропроводность "B" - электропроводность "A"). Предельно допустимые значения определяются по режиму применения концентрата и сохраняются главным контроллером в контроллере ультрафильтрации и дозирования.
Главный контроллер определяет режим применения концентрата при работе в режиме промывки исходя из информации о взаимном соединении промывочных штуцеров "A" и "B". Если линия концентрата "B" не соединена с промывочным штуцером "B", инициируется бикарбонатная процедура путем соответствующего установления пропорций и предельных значений электропроводности. С другой стороны, если линия концентрата "B" соединена с промывочным штуцером "B", инициируется ацетатная процедура. После завершения режима промывки режим применения концентрата сохраняется на оставшееся время процедуры диализа (режим применения концентрата изменяется только при работе в режиме промывки).
Наблюдение за температурой
Система 516 ультрафильтрации и дозирования измеряет температуру диализирующего раствора в трех точках на линии протекания жидкости. Первая точка расположена непосредственно после нагревателя (фиг. 1A и 1B, позиция 18), и этот термистор, термистор нагревателя (фиг. 1A и 1B, позиция 20) используется для первичного контроля температуры с обратной связью. Следующие два термистора (фиг. 1A и 1B, позиции 110 и 124) входят в состав датчиков электропроводности "A" и "B" (фиг. 1A и 1B, позиции 38 и 46 соответственно). Эти температуры используются для внесения поправок на температуру в результаты измерений электропроводности "A" и "B".
Схема измерений температуры, которая используется в аппарате, состоит из делителя напряжения с эквивалентной схемой Тевенина с сопротивлением 3062 Ом последовательно с источником напряжения 7,55 В. Схема делителя напряжения, будучи соединенной с термистором, применяемым в системе измерения температур, привязанной на землю, позволяет определить соотношение напряжения и температуры
T(oC) = (3,77В - Bтемп)(12,73)(oC/B) + 37oC.
Допуск на параметры компонентов, применяемых в системе измерения температуры, может достигать 10%, и поэтому необходимо проводить калибровку соотношения температуры и напряжения. Калибровка измерений температуры производится по двум точкам при 30 и 40oC. Процедура калибровки позволяет получить калибровочную постоянную для наклона и смещения в каждом датчике или схеме измерения температуры.
В контроллере ультрафильтрации и дозирования напряжение, обозначенное выше как Bтемп, измеряют для трех температурных датчиков этой системы в установленном порядке (каждые 0,2 с для температур "A" и "B" и каждую секунду для температуры нагревателя).
Температуру, отображенную на видеоэкране, измеряют на первичном ("диализирующего раствора") датчике электропроводности, расположенном непосредственно перед обходным клапаном (см. фиг. 1A и 1B), контроллером ввода/вывода.
Cистема контроля ввода/вывода
Система контроля ввода/вывода 514 осуществляет контроль и мониторинг девяти подсистем. В их число входят:
- детектор воздуха,
- детектор утечек крови,
- монитор давления диализирующего раствора,
- монитор превышения скорости гепариновым насосом,
- система байпаса и датчик потока,
- монитор электропроводности,
- монитор температуры,
- зажим на линии,
- сигнализация отключения питания.
Детектор воздуха
В узле детектора воздуха применяется группа пьезокристаллов на 2 МГц. Один кристалл служит передатчиком ультразвука, а второй кристалл служит его приемником. Передатчик и приемник размещены в отдельных, но идентичных узлах. Расстояние между этими узлами составляет 0,20 дюйма (5 мм), куда в процессе диализа помещают линию венозной крови. Привод излучателя осуществляется прямоугольным колебанием частотой 2 МГц, которое задает кристаллический генератор, размещенный на плате электропитания 536 ввода/вывода, соединенной с контроллером 514 ввода/вывода ленточным кабелем. Когда в линии крови между узлами с кристаллами имеется жидкость, сигнал 2 МГц поступает на узел детектора. Сигнал обратной связи от детектора усиливается и выпрямляется в двух независимых схемах, также расположенных на плате электропитания 536 ввода/вывода. Уровни выходного сигнала постоянного тока отслеживают, используя два различных способа. Первый способ представляет собой сигнал, генерируемый программным обеспечением, и второй способ - сигнал, генерируемый аппаратным обеспечением.
Регистрация сигнала, генерируемого программным обеспечением (первичная сигнализация)
Один выходной сигнал передается с платы электропитания 536 ввода/вывода на аналого-цифровой преобразователь и считывается микроконтроллером 8040 на плате 514 контроллера ввода/вывода. Это значение усредняется за период длительностью около 400 мс и сокращается путем умножения на 15/16 и вычитания 50 мВ (для помехоустойчивости). Это новое значение преобразуют затем вновь в аналоговую форму для использования в качестве предельно допустимого значения. Это генерируемое программным обеспечением предельное значение сравнивается с сигналом постоянного тока, поступающим от детектора. Состояние этого компаратора на выходе отслеживается на плате 8040. В случае если неусредненный сигнал окажется ниже генерированного программным обеспечением предельного значения в течение времени, превышающего калибруемый период, подается сигнал тревоги. Чувствительность сигнализации программного обеспечения составляет 10 мкл на расход крови 300 мл/мин.
Регистрация сигнала, генерируемого аппаратным обеспечением (вторичная сигнализация)
Сигнализация, генерируемая аппаратным обеспечением, является резервной относительно сигнализации программного обеспечения. В этой сигнализации используются два компаратора, расположенные на плате электропитания 536 ввода/вывода. Один компаратор следит за минимальным уровнем постоянного тока выпрямленного сигнала детектора, что гарантирует присутствие крови в венозной трубке. Второй компаратор связан по переменному току, чтобы реагировать на крупные пузырьки воздуха в трубке. Чувствительность этого детектора составляет приблизительно 300 мкл при расходе крови 300 мл/мин. Оба компаратора связаны продольным соединением, так что каждый компаратор может генерировать сигнал тревоги.
Детектор утечек крови
Узел детектора состоит из высокоэффективного зеленого светодиода и фотоэлемента. Эти компоненты установлены в корпусе, через который протекает отработанный диализирующий раствор. Оба эти компонента соединены с платой ввода/вывода гидравлической системы. Светодиод соединен с преобразователем напряжение-ток на плате 534 ввода/вывода гидравлической системы (соединенной также ленточным кабелем с контроллером ввода/вывода 514). Входной сигнал на эту схему поступает от платы 514 контроллера ввода/вывода. Фотоэлемент связан с эталонным источником напряжения +5 В через сопротивление 750 кОм. В результате получается делитель напряжения, который отслеживается на плате контроллера ввода/вывода.
Сила тока, проходящего через светодиод, может регулироваться, и контроль за ней осуществляется с цифроаналогового вывода платы контроллера ввода/вывода. Интенсивность света светодиода регулируют до того уровня, при котором сопротивление в освещенном им фотоэлементе оказывается ниже порогового значения. В случае протечки крови присутствие крови в корпусе ведет к ослаблению света, падающего на фотоэлемент, что вызывает одновременное повышение сопротивления и напряжения в фотоэлементе. Повышение напряжения (за которым следит микроконтроллер на плате контроллера ввода/вывода) вызывает сигнал тревоги, сообщающий о протечке крови.
Другие детали детектора утечек крови приведены ниже.
Монитор давления диализирующего раствора
Давление диализирующего раствора воспринимается резистивным преобразователем давления (фиг. 1A и 1B, позиция 64), расположенным непосредственно перед диализатором. Преобразователь соединен со схемой дифференциального усилителя на плате 534 ввода/вывода гидравлической системы, предназначенной для выполнения измерений в пределах от -400 до +500 мм рт.ст. Схема дифференциального усилителя имеет также вход от программной калибруемой переменной DAC OFFSET. Выходной сигнал усилителя приводит в действие входной аналого-цифровой канал системы контроллера ввода/вывода, где он преобразуется в 10-битовое цифровое значение. Калибровка входного сигнала давления осуществляется полностью программным обеспечением, для чего требуется, чтобы устройство усилителя гарантировало, чтобы его сигнал на выходе оставался в диапазоне аналого-цифрового входа, от 0 до +5 В превышающем диапазон давления на входе и превышающем все допуски компонента.
Монитор превышения скорости гепариновым насосом
Для того чтобы гарантировать, чтобы гепариновый насос не превысил заданной скорости, программа платы контроллера ввода/вывода предусматривает слежение за синхронизирующим сигналом платы контроллера перфузионного насоса, эквивалентным 1/4 частоты перемещений гепаринового насоса. В случае превышения скорости гепариновым насосом плата контроллера ввода/вывода отключает гепариновый насос посредством линии, идущей на плату питания перфузионного насоса и извещает главный контроллер об аварийной ситуации.
Для того чтобы определить, работает ли гепариновый насос с нужной скоростью, измеряют время, требующееся для выдачи десяти синхронизирующих сигналов (которое записано в переменном HEPTIMER) и сравнивают его с минимальным периодом времени, заданным главным контроллером (HP P MIN). В случае если измеренный период оказывается меньше установленного главным контроллером значения, выдается сигнал нормальной скорости. Главный контроллер извещается о сигнале нормальной скорости и гепариновый насос отключается посредством линии, идущей на плату питания перфузионного насоса.
При изменении интенсивности работы гепаринового насоса главный контроллер изменяет минимальный период времени, HP_P_MIN, и контроллер ввода/вывода ожидает первого синхронизирующего сигнала для повторного включения таймера (этот первый сигнал не считается одним из десяти). Таким образом, логическая система сигнализации ресинхронизируется с шаговым двигателем гепаринового насоса.
Плата 514 контроллера ввода/вывода отслеживает также общее количество вводимого с высокой скоростью и в форме болюсов гепарина. Когда она получает синхронизирующие сигналы с интенсивностью, превышающей заданную скорость, она предполагает, что насос работает в режиме высокой скорости. В плате имеется счетчик высокой скорости, H SPD CNTR, который настраивается главным контроллером. Если отсчеты высокой скорости превышают те, которые заданы в счетчике, подается сигнал превышения скорости. Главный контроллер извещается о сигнале превышения скорости, и гепариновый насос отключается посредством линии, идущей на плату питания перфузионного насоса.
Система байпаса и датчик потока
Режим байпаса включается в случаях, когда плата контроллера ввода/вывода воспринимает сигнал первичного диализата, когда плата 516 контроллера ультрафильтрации и дозирования воспринимает сигнал избыточности диализирующего раствора, когда главный контроллер требует включения байпаса и когда нажата кнопка включения байпаса вручную.
Обходной клапан (фиг. 1A и 1B, позиция 66) находится в положении байпаса, будучи отключенным. Его привод осуществляется от источника с номинальным напряжением +24 В с непосредственным двухпозиционным транзисторным управлением на плате ввода/вывода гидравлической системы.
Для подтверждения исправности системы байпаса выше диализатора и непосредственно после обходного клапана расположен датчик потока (фиг. 1A и 1B, позиция 62), предназначенный для проверки наличия потока жидкости. Если при работе в режиме байпаса сохраняется поток жидкости, включается сигнал отказа байпаса, и аппарат переходит в безопасное, нефункциональное отключенное положение. Если при работе в режиме байпаса поток отсутствует, сигнал тревоги не включается. (Дальнейшие детали о датчике потока приведены ниже).
Датчик потока состоит из двух термисторов. Первый является эталонным термистором, применяемым для определения температуры жидкости. Второй термистор использует тепловое разбавление для восприятия потока жидкости. Напряжение выходных сигналов, поступающих с термисторов на плату 534 ввода/вывода гидравлической системы, приводят в действие каналы аналого-цифрового вxода на плате контроллера ввода/вывода, где они преобразуются в 10-битовые цифровые значения. Алгоритм программы в коде контроллера ввода/вывода использует эти вxодные сигналы для определения состояния потока. Конструкция делителя напряжения позволяет гарантировать, что выходной сигнал останется в диапазоне аналого-цифрового входа, от 0 до +5 В превышающем диапазон температуры на входе потока и превышающем все допуски компонента.
Монитор электропроводности
Датчик электропроводности диализирующего раствора (фиг. 1A и 1B, позиция 60) состоит из двух датчиков из нержавеющей стали, введенных в линию потока непосредственно перед диализатором. Сигнал возбуждения датчиков электропроводности является прямоугольным колебанием с емкостной связью, генерируемым платой 534 ввода/вывода гидравлической системы. Этот сигнал направляется на датчик электропроводности и схему слежения. И сигнал схемы слежения, и сигнал обратной связи выпрямляют и фильтруют. Эти значения постоянного тока наплавляют на плату 514 контроллера ввода и вывода вместе с сигналом температуры.
На плате контроллера ввода/вывода сигналы температуры, электропроводности и эталонные сигналы электропроводности становятся входными сигналами аналого-цифрового преобразователя, которые отслеживаются находящимся на плате микроконтроллером 8040. Микроконтроллер рассчитывает электропроводность с поправкой на температуру. Полученное значение отображается затем на катодно-лучевой трубке в форме электропроводности в миллисименсах на сантиметр (мСм/см).
Монитор температуры
Термистор (фиг. 1A и 1B, позиция 168), установленный в датчике электропроводности диализирующего раствора (фиг. 1A и 1B. позиция 60), изменяет свое сопротивление при изменениях температуры. Значения электропроводности диализирующего раствора и температуры, измеренные на этом датчике, отображаются на катодно-лучевой трубке и используются для генерирования первичных сигналов тревоги с целью обеспечения безопасности пациента. Если любое из этих значений выходит за установленные предельные значения, включается режим байпаса и звуковой сигнал тревоги.
Термистор подсоединен к сети делителя сопротивления на плате ввода/вывода гидравлики. Выходной сигнал этой сети делителя направляется на плату 514 контроллера прочих вводов/выводов, где он отслеживается находящимся на плате микроконтроллером 8040 через сеть аналого-цифрового преобразователя. На основании этой информации контроллер рассчитывает температуру, пользуясь параметрами смещения и усиления, хранящимися в главном контроллере после калибровки. Калибровка результатов измерений температуры осуществляется по двум точкам при температуре 30 и 40oC.
Зажим на линии
Зажим на линии открывается соленоидом и закрывается под воздействием пружины. Когда соленоид обеспечен, пружина отжимает плунжер от соленоида. В результате плунжер зажимает кровяную трубку. При возбуждении соленоида он проталкивает плунжер с достаточным усилием, чтобы преодолеть действие пружины. В случае отключения питания соленоид обесточивается, что ведет к зажиму кровяной линии.
Управление соленоидом осуществляется с платы зажима на линии. На плате зажима на линии имеется контроллер широтно-импульсно-модулированного тока. Эта схема подает на соленоид зажима на линии ток достаточной силы, чтобы переместить плунжер. После перемещения контроллер понижает силу тока до уровня, достаточного для удержания зажима в открытом положении. Такое ослабление тока понижает температуру соленоида, позволяя получить более надежное устройство. Кроме того, на плате зажима на линии расположена схема быстрого разъединения, способствующая рассеиванию энергии, накопленной в соленоиде. Наличие такой схемы обеспечивает более быстрое и более воспроизводимое время осуществления зажима в течение срока службы аппарата.
Управление зажимом на линии осуществляется с платы 514 контроллера прочих вводов/выводов через плату 536 питания ввода/вывода. Управляющий сигнал на открытие и закрытие зажима подается оптически на плату зажима на линии. Это обеспечивает электроизоляцию между устройствами высокого напряжения, применяемыми для управления зажимом на линии и устройствами низкого напряжения, применяемыми для подачи управляющих сигналов с микропроцессора.
Сигнализация отключения питания
Схема сигнализации отключения питания располагается на плате 536 электропитания ввода/вывода и включает триггер с КМОП-структурой и с питанием от конденсатора емкостью 1 Ф. Триггер, который может быть переключен или кнопкой питания на передней панели, или контроллером системы 80286, выполняет следующие функции:
- в любом случае, когда на аппарат не поступает питание, (т.е. когда отключено питание +5 В) и когда триггер находится в положении "включено", питание от конденсатора емкостью 1 Ф подается на устройство звуковой сигнализации. В любом случае, когда питание на аппарат поступает, состояние выхода
триггера подготовлено контроллером 80286, что служит указанием на предполагаемое положение питания аппарата. Кроме того, когда триггер находится в положении "включено", питание поступает на светодиод переключателя питания на передней панели;
- первая из перечисленных выше функций имеет своим результатом сигнал от отключения питания. Сигнал раздается, если питание аппарата отключается в процессе работы, и если кнопка питания на передней панели нажата, когда на аппарат не поступает питания. Звуковой сигнал можно выключить, поставив триггер в положение "выключено", нажав кнопку на передней панели в положение "выключено".
Дополнительные сведения содержатся в приложениях, образующих часть настоящего описания и содержащих дополнительные подробности относительно различных аспектов предпочтительного варианта реализации изобретения.
Датчик потока обходного клапана
Аппарат "искусственная почка", являющийся предметом настоящего изобретения, включает датчик потока обходного клапана, который используется для подтверждения того факта, что поток диализирующего раствора в диализатор полностью прерван при работе в режиме байпаса. Датчик потока обходного клапана состоит из первого термистора 202 и второго термистора 204, как показано схематически на фиг. 2. На фиг. 2 показано в упрощенном виде схематическое изображение уравнивателя потока 54, обходного клапана 166 и диализатора 208. Первый и второй термисторы 202 и 204 основываются на принципе отрицательного температурного коэффициента, известного в технике. Первый, или "воспринимающий", термистор 202 возбуждается постоянным током 20 мА, в то время как второй, или "эталонный", термистор 204 возбуждается током пренебрежимо малой силы.
Электросопротивление обоих термисторов 202, 204 измеряют с использованием электронной схемы (не показанa). Сопротивление R (T) каждого термистора 202, 204 при данной температуре T определяется по следующей формуле:
R (T) = (K1) exp (-K2 · T),
где K1 и K2 являются постоянными. Поэтому сопротивление термистора является функцией температуры.
Поскольку поступающая на эталонный термистор 204 электроэнергия пренебрежимо мала, температура эталонного термистора постоянно будет по существу равна температуре окружающей его жидкости вне зависимости от того, течет она или нет. С другой стороны, питание воспринимающего термистора 202 осуществляется постоянным током значительной силы. Поэтому воспринимающий термистор подвергнется значительному самонагреву. При условиях, когда мимо термистoров 202, 204 не протекает диализирующий раствор, как при работе в режиме байпаса, температура эталонного термистора 204 будет равна температуре окружающего эталонный термистор диализирующего раствора. Однако при отсутствии потока температура воспринимающего термистора 202 в результате самонагрева будет значительно выше температуры эталонного термистора 204. При условиях, когда диализирующий раствор протекает мимо термисторов 202, 204, температура эталонного термистора 204 будет вновь равна температуре диализирующего раствора. Температура воспринимающего термистора 202, будучи выше температуры эталонного термистора 204, будет все же несколько ниже температуры, характерной для него при отсутствии потока. Это связано с тем, что протекающий мимо воспринимающего термистора 202 диализирующий раствор будет отбирать у термистора 202 часть энергии самонагрева, понижая таким образом температуру термистора 202. Датчик байпасного потока может зарегистрировать поток, составляющий всего 3 мл/мин.
Поскольку воспринимающий термистор 202 получает питание от источника постоянного тока, количество энергии, поступающее на термистор 202, ограничено отношением P= 1 R. В результате предельная температура самонагрева, достижимая воспринимающим термистором 202, будет самоограничиваться, защищая таким образом воспринимающий термистор 202 от опасного выхода температурных условий из-под контроля.
Калибровку двух термисторов 202, 204 осуществляют путем измерения электросопротивления каждого из них в условиях отсутствия потока диализирующего раствора при температуре 30 и 40oC. В процессе калибровки используется математическая зависимость, которая приравнивает сопротивление воспринимающего термистора 202 и сопротивление эталонного термистора 204 к любой температуре между 30 и 40oC. Если Rh(t) представляет сопротивление воспринимающего термистора при T = t, а Rr(t) представляет сопротивление эталонного термистора при T = t, то при отсутствии потока диализирующего раствора Rh(t) = A Rr(t) + B, где A и B являются калибровочными постоянными, определенными по формулам, приведенным ниже (поскольку Rh(30), Rh(40), Rr(30) и Rr(40) измерены в процессе калибровки):
Rh(30) = A Rr(30) + B;
Rh(40) = A Rr(40) + B.
Отсюда, если сопротивление термисторов одинаково, электронная схема (не показана), подключенная к термисторам 202, 204, распознает такое одинаковое сопротивление как указание на отсутствие потока диализирующего раствора. Однако, если сопротивление первого и второго термисторов 202, 204 неодинаково, что имеет место при любом потоке диализирующего раствора (превышающем приблизительно 3 мл/мин), обтекающем первый и второй термисторы 202, 204, электронная схема распознает наличие потока диализата. Поэтому в любом случае, когда аппарат работает в режиме байпаса, если электронная схема определит, что сопротивление в первом и втором термисторах неодинаково, указывая на наличие потока, аппарат включает сигнализацию, сообщая оператору об отказе обходного клапана 66.
Преимущество датчика потока обходного клапана 62, описанного выше, заключается в том, что он позволяет проверить обходной клапан диализирующего раствора 66 функционально, т.е. путем определения того, отсекает или или нет обходной клапан 66 поток диализирующего раствора от диализатора 208. Это первый известный случай применения подобного датчика потока в аппарате "искусственная почка". Другие датчики обходного клапана, известные в этой области, просто определяют, например, возбужден или нет обходной клапан. Одним из примеров такого механизма является датчик, определяющий, смещается или нет соленоид, управляющий клапаном после подачи на него питания. В настоящем изобретении, в отличие от этого, датчик потока обходного клапана проверяет, правильно ли в действительности работает обходной клапан 66.
Датчик отсутствия ультрафильтрации при работе в режиме байпаса
В этом узле, схематически обозначенном позицией 70 на фиг. 1 и 2, способом, подобным описанному выше датчику потока обходного клапана 62, применяются первый и второй термисторы 210, 212. Первый и второй термисторы 210, 212 находятся в диализаторе, протекающем по каналу 174 непосредственно за диализатором 208, но до линии байпаса 166.
Узел 70 используется при автоматической проверке функций аппарата под контролем микропроцессора аппарата. В течение такой проверки поток диализирующего раствора пропускают мимо диализатора 208. Уравниватель расхода 54 объемно уравнивает объем диализирующего раствора, который обычно поступает в камеру диализирующего раствора (не показана) диализатора 208, с объемом диализирующего раствора, выпускаемого из диализатора 208. При работе в режиме байпаса объем диализирующего раствора, проходящего через обходнoй клапан 66 и линию байпаса 166, равен объему, возвращаемому через уравниватель потока 54 на линию 158. Поскольку линия ультрафильтрата 178 закрыта расходомером ультрафильтрата 76, любой поток диализата мимо первого и второго термисторов 210, 212 в любом направлении должен быть связан с потоком диализирующего раствора, проходящим через мембрану диализатора (не показана) в его кровяную камеру (не показана) или из его кровяной камеры в его камеру диализирующего раствора. При выявлении такого потока аппарат сигнализирует оператору.
Автоматическая проверка функции ультрафильтрации
Этот узел используется в процессе автоматической проверки работы аппарата, которая выполняется перед использованием аппарата для лечения пациента. Эта автоматическая проверка контролируется микропроцессором аппарата наряду с другими процедурами самопроверки. Одним из примеров автоматического включения проверки функции ультрафильтрации может служить ситуация, когда аппарат находится в режиме промывки и производит диализирующий раствор без каких-либо превалирующих сигналов, относящихся к диализирующему раствору, таких как связанные с температурой и электропроводностью. Полная процедура самопроверки начинается тогда, когда оператор касается кнопки "test" (испытание) на сенсорном экране перед началом процедуры диализа. Для того чтобы проверить функцию ультрафильтрации, линии диализирующего раствора 174, 206 (фиг. 1 и 2) должны быть соединены вместе, позволяя диализирующему раствору циркулировать по ним без использования диализирующего раствора. Поскольку диализатор не используется, уравниватель расхода 54 выдает в линию 206 объем диализирующего раствора, по существу равный объему диализирующего раствора, проходящему по линии 174. В результате получается объемно замкнутый контур, в котором диализирующий раствор покидает уравниватель расхода 54 через его выпускные отверстия 156, проходит по линиям 206 и 174, соединенным вместе, и возвращается в уравниватель расхода 54 через его входные отверстия 154. В этот замкнутый контур включен расходомep ультрафильтрата 76. Расходомер ультрафильтрата 76 позволяет изымать из замкнутого контура дискретный объем жидкости. Кроме того, в замкнутый контур включен также преобразователь давления диализирующего раствора 64.
Для проведения проверки расходомер ультрафильтрата 76 отбирает из замкнутого контура приблизительно 3 мл диализата. Этого удаления (3 мл) достаточно для того, чтобы понизить давление диализирующего раствора, измеренное преобразователем 64, с приблизительно 200 до 300 мм рт.ст. Если в замкнутом контуре отсутствуют протечки, это пониженное давление останется практически постоянным. Аппарат будет следить за пониженным давление диализирующего раствора в течение около 30 с, во время которых давление должно поддерживаться в пределах ± 50 мм рт.ст. от первоначального пониженного значения. Если повышение и понижение давления выходит за эти пределы, аппарат включит сигнализацию для оператора.
Автоматическая настройка режима дозирования на основании соединения линий для концентрата
Как было описано выше, штуцерa для промывки линий концентрата, т.е. промывочные штуцерa "A" и "B", оборудованы датчиками близости, определяющими, подключены ли к ним соответствующие линии концентрата 94, 104. Такая информация, касающаяся того, подключена или нет линия концентрата к соответствующему штуцеру для промывки, используется микропроцессором аппарата для установки должного режима дозирования, например ацетатного или бикарбонатного диализа.
Например, при работе аппарата в режиме диализа в случае получения микропроцессором аппарата сигнала, указывающего на то, что линия концентрата "B" 104 подключена к промывочному штуцеру "B" 30, аппарат будет использовать только насос концентрата "A" 22. В случае если линия концентрата "B" 104 не подключена к промывочному штуцеру "B" 30, аппарат будет использовать оба насоса концентрата "A" и "B" - 22, 40 соответственно.
Такие соединения линий концентрата "A" и "B" (94, 104) определяют также долевой состав концентрата "A". В процессе ацетатного диализа объемное отношение концентрата "A" к диализату составляет 1:35. В процессе бикарбонатного диализа с использованием, например, концентратов типа Drake Willock, объемное отношение концентрата "A" к диализирующего раствору составляет 1: 36,83. Поэтому аппарат автоматически регулирует интенсивность работы насоса концентрата "A" 22 в зависимости от того, подключена ли линия концентрата "B" 104 к промывочному штуцеру "B" 30.
Датчики близости показаны на фиг. 3A и 3B. На фиг. 3A помещено изометрическое изображение, например, промывочных штуцеров "A" и "B" (28, 30), расположенных в правой части аппарата. На кольцевой поверхности 220, 222 каждого промывочного штуцера имеются соответственно угловые выемки 224, 226. Как показано в правой части изображения сверху промывочного штуцера "A" 28, помещенного на фиг. 3B, ниже уголковой выемки 226 расположен светоизлучающий диод 228 (изображен схематически). Ниже угловой выемки 224 расположен также фотодетектор 230 типа, известного в технике. Светодиод 228 возбуждается пульсирующим сигналом в диапазоне килогерц (так, чтобы не смешиваться с освещением частоты 60 Гц). Светодиод 228 и фотодетектор 230 ориентированы таким образом, что свет 232 от светодиода 228 проходит через первую поверхность 234 угловой выемки 224, отражается от кольцевой поверхности 236 соединителя 238 на конце линии концентрата "A" 94, проходит сквозь вторую поверхность 240 угловой выемки 224 для восприятия фотодетектором 230.
До тех пор пока на фотодетектор 230 падает отраженный свет от светодиода 228, схема микропроцессора аппарата (не показана) интерпретирует такое положение как указание на то, что линия концентрата "A" 94 подключена к промывочному штуцеру "A" 28. Если свет 232 не отражается таким образом, чтобы падать на светодетектор 230, схема микропроцессора интерпретирует такое положение как указание на то, что линия концентрата "A" 94 не подключена к промывочному штуцеру 28, но подключена, например, к резервуару с концентратом "A".
Прогнозирование электропроводности диализирующего раствора
Программное обеспечение, управляющее работой микропроцессора аппарата, включает процедуру прогнозирования правильного значения электропроводности диализирующего раствора. Такие прогнозы автоматически отражают использование конкретной марки концентрата, поскольку различные группы марок концентрата требуют различного дозирования для получения диализирующего раствора, обладающего нужной ионной силой и электролитическим профилем.
В настоящее время на рынке представлены различные группы концентратов. К ним относятся: (1) бикарбонатные концентраты, выпускаемые "Cobe" (применяются для диализа с переменным натрием и переменным бикарбонатом и должны разводиться в отношении 1 часть концентрата "A" на 1,43 части концентрата "B" и на 43 части диализирующего раствора); (2) бикарбонатные концентраты, выпускаемые "Drake Willock" (применяются только для диализа с переменным натрием и должны разводиться в отношении 1 часть концентрата "A" на 1,83 части концентрата "B" и на 36,83 части диализирующего раствора); и (3) ацетатные концентраты, предназначенные для разведения в отношении 1 часть ацетатного концентрата на 35 частей воды. Техник "инструктирует" или программирует аппарат на использование определенной марки концентрата. Такое программирование осуществляется с сенсорного экрана при аппарате, находящемся в режиме калибровки.
В программном обеспечении для расчета базового "расчетного" показателя электропроводности используются различные алгоритмы для каждой группы концентратов и для использования концентратов каждой отдельной группы в целях ацетатного или бикарбонатного диализа. Каждый алгоритм требует от оператора ввода с использованием сенсорного экрана определенных данных. Так, например, в случае бикарбонатного диализа аппарат "запросит" у оператора ввод базовых (т.е. измененных в сторону повышения или понижения относительно стандартного или неварьируемого пропорционального состава) значений концентрации ионов натрия и бикарбоната. Исходя из правильного состава концентратов аппарат определит "расчетную" электропроводность диализирующего раствора. До начала процедуры диализа, когда аппарат дозирует концентрат и выдает диализирующий раствор при нужной температуре, сенсорный экран отобразит фактическое значение электропроводности, измеренное датчиком электропроводности диализирующего раствора 60 (фиг. 1A и 1B) и "запросит" у оператора подтверждение этих исправлений относительно значения, указанного как правильноe изготовителем концентрата на упаковке. Если оператор отвечает, что отображенное значение электропроводности является правильным, аппарат сопоставит отображенное "фактическое" значение с "расчетным" значением. Если "расчетное" значение отличается от отображенного значения, аппарат будет рассматривать отображенное базовое значение как правильное, поскольку оператор "сказал" аппарату, что отображенное значение правильноe. Аппарат рассчитывает также соотношение отображенного базового значения с расчетным базовым значением, и будет умножать любое определенное затем в ходе процедуры диализа расчетное значение на полученный коэффициент, чтобы получить новые "ожидаемые" значения электропроводности. Так, например, при диализе с переменным натрием оператор запрограммирует переменный профиль натрия, который должен быть введен пациенту в ходе предстоящей процедуры диализа. В любом случае, когда аппарат меняет концентрацию натрия в ходе процедуры, как запрограммировано оператором, что соответствующим образом меняет электропроводность диализата, аппарат будет пересматривать "расчетное" значение электропроводности и использовать указанный коэффициент для определения нового "ожидаемого" значения электропроводности. Эти ожидаемые значения электропроводности используются аппаратом для расчета и задания верхнего и нижнего предельно допустимых значений электропроводности на уровне ±5% от первоначального или исправленного "ожидаемого" значения электропроводности.
Для бикарбонатных концентратов "Cobe" расчетная базовая электропроводность диализирующего раствора определяется по следующему алгоритму:
расчетная электропроводность в мСм/см = [-0,36 + 3,7·105 ([Na+] - 130)] [HCO3-] + [14,37 + 0,101 ([Na+] - 130)],
когда оператор вводит базовые значения концентрации натрия и бикарбоната с использованием сенсорного экрана.
Для бикарбонатных концентратов "Drake Willock" расчетная базовая электропроводность бикарбонатного диализирующего раствора определяется по следующему алгоритму:
расчетная электропроводность в мСм/см = 0,1038 [Na+] - 0,54,
когда оператор вводит базовые значения концентрации натрия с использованием сенсорного экрана.
Для всех марок ацетатных концентратов расчетная базовая электропроводность ацетатного диализирующего раствора определяется по следующему алгоритму:
расчетная электропроводность в мСм/см = 0,0895 [Na+] + 1,41,
когда оператор вводит базовые значения концентрации натрия с использованием сенсорного экрана.
В случае бикарбонатного диализа аппарат также автоматически задаст предельно допустимые значения в пределах электропроводности, измеренной датчиком электропроводности "A" 38 (фиг. 1A и 1B) аналогичным образом. (В процессе ацетатного диализа электропроводность на датчике электропроводности "A" 38 равна электропроводности на датчике электропроводности "И" 60, так что установки предельных значений в пределах электропроводности, измеренной датчиком электропроводности "A", не требуется). При бикарбонатном диализе аппарат "принимает", что концентрат "A" составлен правильно (с правильным дозированием), основываясь на полученном от оператора подтверждении того, что отображенное значение электропроводности диализирующего раствора верно. Аппарат определяет базовую "расчетную" электропроводность датчика электропроводности "A", основываясь на информации о базовой концентрации натрия и бикарбоната, введенной оператором с сенсорного экрана. Затем аппарат рассчитывает отношение фактической электропроводности, измеренной датчиком электропроводности "A" 38, к расчетной электропроводности на датчике электропроводности "A". Затем в любом случае, когда аппарат изменяет концентрацию натрия в ходе процедуры диализа в соответствии с программой, заданной оператором, аппарат будет определять новое расчетное значение электропроводности и использовать указанный коэффициент для определения нового "ожидаемого" значения электропроводности на датчике электропроводности "A".
Для бикарбонатных концентратов "Cobe" расчетная базовая электропроводность на датчике электропроводности "A" определяется по следующему алгоритму:
расчетная электропроводность в мСм/см = [-0,110 + 9,7 · 105 ([Na+] - 130)][HCO3-] + [15,04 + 0,105 ([Na+] - 130)],
когда оператор вводит базовые значения концентрации натрия и бикарбоната с использованием сенсорного экрана.
Для бикарбонатных концентратов "Drake Willock" расчетная базовая электропроводность на датчике электропроводности "A" определяется по следующему алгоритму:
расчетная электропроводность в мСм/см = 0,1114 [Na+] - 5,90,
когда оператор вводит базовые значения концентрации натрия с использованием сенсорного экрана.
Регулирование времени конца хода уравнивателя расхода
Как было показано выше, уравниватель расхода 54 (фиг. 1A и 1B) работает в четырехфазном ритме. В первой и третьей фазах "пред"-отделения 130, 132 и "пост"-отделения 134, 136 поочередно заполняются и освобождаются. Во второй и четвертой фазах вентили 142-149, контролирующие поступление и выход жидкости из "пред"- и "пост"-отделений отключаются приблизительно на 125 мс. В течение этих коротких второй и четвертой фаз, следовательно, диализирующий раствор в диализатор не поступает.
Предпочтительно, чтобы в начале второй и четвертой фаз диафрагмы 138, 140 уже достигли конца хода. Еще более предпочтительно, чтобы диафрагмы достигли конца хода одновременно.
Концом хода является момент, когда, например, "пост"-отделение 134 достигает полного заполнения в течение фазы после начала от полностью свободного состояния в начале фазы. В соответствии с вышеуказанным является предпочтительным, например, чтобы заполнение "пост"-отделения 134 достигало конца хода в тот же самый момент, что и заполнение "пред"-отделения 132 в течение фазы, и чтобы заполнение "пост"-отделения 136 достигало конца хода в тот же самый момент, что и заполнение "пред"-отделения 130 в течение другой фазы. Такое одновременное достижение конца хода позволяет избежать неточностей ультрафильтрации, которые в противном случае могут возникнуть, если "пред"- и "пост"-отделения (например, 130 и 136), заполняемые, например, в течение фазы, не заполняются в точности с одинаковой скоростью.
Поскольку вентили 143, 144, 146 и 149 включаются в один и тот же момент, когда выключаются вентили 142, 145, 147 и 148, и, наоборот, и поскольку каждая пара отделений 130, 134 и 132, 136 имеет в точности одинаковый объем, существует возможность того, чтобы пара отделений (130, 136 и 134, 132) достигала конца хода в один и тот же момент. Однако, если принять, что каждая камера 126, 128 имеет внутри в точности одинаковые ограничители потока, достижение одновременного конца хода требует по меньшей мере выравнивания давления на входах 154 и выравнивания давления на выходах 156.
Для обеспечения такого выравнивания давления на входах 154 размещается уравниватель давления на входе 52, а на выходах 156 размещается уравниватель давления на выходе 56, как показано на фиг. 4. Уравниватель давления на входе 52 состоит из гибкой диафрагмы 246, разделяющей первую и вторую замкнутые полости 248, 250. К центру диафрагмы 246 прикреплен стержень 25, который оканчивается ограничивающим поток элементом 254. Уравниватель давления на выходе 56 аналогичным образом состоит из гибкой диафрагмы 256, разделяющей первую и вторую замкнутые полости 258, 260. От центра диафрагмы 256 с обеих ее сторон выступают стержни 262, 264, каждый из которых оканчивается ограничивающим поток элементом 266, 268.
Диализирующий раствор от питательного насоса 42 беспрепятственно поступает через вторую полость 250 в "пред"-отделение уравнивателя расхода 54. Первая полость 248 пропускает диализирующий раствор из диализатора в "пост"-отделение уравнивателя расхода 54. Первая полость 248 также является частью контура, включающего нагнетательный насос диализирующего раствора 72. Такая гидравлическая схема, как выяснилось, позволяет поддерживать одинаковое давление и соответственно идентичный расход на входах 154 уравнивателя расхода 54.
Что касается уравнивателя расхода на выходе 56, то когда давление в обеих полостях 258, 260 равно, расход в них идентичен. Когда же давление, например, в первой полости 258 превышает давление во второй полости 260, ограничивающий поток элемент 268 препятствует поступлению потока в линию 150, увеличивая таким образом давление во второй полости 260. Такая гидравлическая схема, как выяснилось, позволяет поддерживать одинаковое давление и соответственно идентичный расход на выходах 156 уравнивателя расхода 54.
Отсюда, поскольку давление и расход идентичны, как описано выше, обе диафрагмы 138, 140 (фиг. 1A и 1B) достигают конца хода одновременно.
Время, требующееся для достижения конца хода, также можно контролировать. Расход диализирующего раствора задается оператором с сенсорного экрана. Это значение расхода определяет частоту смещения вентилей 142-149. Чем выше расход диализирующего раствора, тем чаще смещаются вентили 142-149. Однако неполадки в аппаратуре или засорение гидравлической линии приводят к излишнему увеличению времени конца хода на одной или обеих диафрагмах 138, 140.
Как было показано выше, на выходах 156 уравнивателя расхода 54 предусмотрены датчики потока 162, 164 (фиг. 1A и 1B), предназначенные для подтверждения того, что диафрагмы 138, 140 достигли конца хода. Когда диафрагма 138 или 140 достигает конца хода, соответствующий датчик потока 162 или 164 посылает на микропроцессор сигнал об отсутствии потока. Каждый из датчиков потока 162, 164 состоит из эталонного и воспринимающего термисторов (не показаны) и работают по принципу, аналогичному применяемому в датчике потока обходного клапана 62 и датчика 70, рассмотренных выше.
Если на вентили 142-149 поступает команда от микропроцессора о смещении, до того как датчики потока 162, 164 зарегистрируют конец хода, микропроцессор не допускает смещения вентилей до тех пор, пока не получить сигнал(ы) о конце хода. В случае слишком длительного периода времени до конца хода микропроцессор включает повышение интенсивности работы питательного насоса 42 в целях ускорения достижения конца хода.
Контроль времени конца хода не только способствует повышению точности удаления ультрафильтрата аппаратом, но и в максимальной степени поддерживает протекание диализирующего раствора через диализатор, чтобы поддерживать в нем нужный осмотический градиент и обеспечить точное дозирование и смешивание концентратов с водой для получения диализирующего раствора.
Инициирование рутинных операций обслуживания при отключении питания
Описанное программирование микропроцессора может обычно предусматривать инициирование рутинных операций обслуживания при отключенном питании. Как известно, операции по дезинфекции, промывке, "доведению" концентрата и температуры до условий получения диализирующего раствора в условиях начала процедуры являются утомительными задачами, которые обычно необходимо выполнять до начала рабочего дня. В крупных клиниках, располагающих большим количеством аппаратов "искусственная почка", выполнение этих задач вручную может потребовать значительных затрат времени и других ресурсов рабочей силы.
Электронное оборудование аппарата постоянно получает питание даже при отключении аппарата, кроме случаев выключения главного переключателя или отсоединения кабеля питания аппарата. Поэтому в программировании легко предусмотреть включение использования оператором клавиатуры на сенсорном экране для ввода нужного времени, в течение которого автоматически инициируются некоторые определенные функции обслуживания аппарата. К этим функциям относятся дезинфекция (такая как термическая очистка), промывка, начало получения диализирующего раствора при заданной температуре и ионной силе для процедуры диализа.
Сохранение параметров аппарата при кратких отключениях питания
Аппарат "искусственная почка", являющийся предметом настоящего изобретения, снабжен резервным блоком питания, который обеспечивает сохранение некоторых рабочих параметров, введенных ранее оператором, в случае временного отключения питания (на период менее 20 мин). До возобновления энергоснабжения аппарат остается в режиме нахождения в резерве.
Все перечисленные ниже параметры сохраняются в постоянной памяти каждые 30 с или после любого крупного изменения в состоянии аппарата. После возобновления подачи питания через менее чем 20 мин после последнего "временного ярлыка" (времени, когда были сохранены параметры) аппарата восстанавливаются следующие параметры: коррекция температуры, удаленный накопленный объем ультрафильтрата, требующийся объем удаления ультрафильтрата, интенсивность удаления ультрафильтрата, признак отмены ультрафильтрата, текущее состояние аппарата, предшествующее состояние аппарата, признак проведения самопроверки/отказа, временной ярлык, заданная длительность диализа, истекшее время процедуры, признак отображения заданного или истекшего времени процедуры, признак отображения ручной или расчетной интенсивности ультрафильтрации, интенсивность работы гепаринового насоса, аккумулированная кровь, аккумулированный гепарин, предельно допустимые значения по электропроводности, температуре, предписанной длительности процедуры, гепарину и т.п.
Установка профилей для переменного натрия и бикарбоната
После возобновления подачи питания оператор может восстановить режим диализа, коснувшись соответствующей "кнопки" на сенсорном экране.
Регуляторы уровня в капельницах
Как известно, процедура гемодиализа требует экстракорпореальной системы кровоснабжения. Такие системы кровоснабжения с разными конфигурациями поставляют многие производители. Практически все такие системы включают по меньшей мере венозную капельницу. Обычно они включают также артериальную капельницу. Капельницы выполняют несколько функций, включая предоставление средств для удаления воздуха и пены из экстракорпореальной крови, перед тем как кровь будет возвращена пациенту, и представляют собой удобные пункты для измерения давления экстракорпореальной венозной и артериальной крови.
Часть экстракорпореальной системы кровоснабжения, включая капельницы, обычно упорядоченно и с удобствами размещают перед аппаратом "искусственная почка" с помощью специальных зажимов и тому подобного. Каждая капельница обычно включает короткий отрезок трубы, оканчивающийся охватывающим соединением, известным в технике как соединение Люэра. Охватывающее соединение Люэра приспособлено для вмещения охватываемого соединения Люэра на передней плоскости аппарата или рядом с ней, обеспечивая таким образом требующееся соединение капельницы с системой измерения давления аппарата.
Капельницы должны быть оборудованы средствами регулирования крови в них, в особенности для того, чтобы гарантировать, что уровень крови не упадет в капельнице настолько низко, что в кровь начнет попадать воздух. В известных в настоящее время аппаратах искусственная почка требуется, чтобы оператор вращал вручную один или несколько маховичков, чтобы приводить в действие шланговый насос, соединенный с соответствующей капельницей. Такое ручное управление является тяжелой и утомительной задачей, в особенности в связи с трудностью приведения в действие шланговых насосов.
Аппарат, являющийся предметом настоящего изобретения, позволяет решить эту проблему, предлагая, как показано на фиг. 5, реверсивный объемный насос с электрическим приводом, такой как шланговый насос 272, который заменяет шланговые насосы с ручным управлением, применяемые на обычных аппаратах "искусственная почка". Шланговый насос 272 оборудован гибкой трубкой 274, один конец которой 276 открыт в атмосферу. Противоположный конец 278 подключен параллельно "артериальному" клапану 280 и "венозному" клапану 282, подключенным к артериальной капельнице 284 и венозной капельнице 286 соответственно. Клапаны 280, 282 являются предпочтительно электромагнитными вентилями, известными в технике. Каждая капельница 284, 286 подключена через соответствующее соединение Люэра 288, 290 к соответствующему вентилю 280, 282. Выше каждого соединения Люэра 288, 290 помещено устройство для измерения давления 292, 294, такое как преобразователь давления, который сообщается с микропроцессором (не показан).
На передней панели аппарата размещены артериальная и венозная кнопки "up" (повышение) 296, 298 соответственно и артериальная и венозная кнопки "down" (понижение) 280, 282 и шланговый насос 272. Например, нажатие артериальной кнопки "up" 296 открывает вентиль 280 и инициирует работу шлангового насоса 272 так, чтобы повысить уровень крови в артериальной капельнице 284. Нажатие артериальной кнопки "down" 300 открывает вентиль 280 и инициирует работу шлангового насоса 272 в противоположном направлении, чтобы понизить уровень крови в артериальной капельнице 284. Венозные кнопки "up" и "down" 298, 302 действуют таким же образом, контролируя уровень крови в венозной капельнице.
Повышение скорости протекания диализирующего раствора через диализатор без увеличения расхода диализирующего раствора
Большинство применяющихся в настоящее время гемодиализаторов относится к числу капиллярных диализаторов, которые отличаются большей компактностью по сравнению с применявшимися ранее диализаторами пластинчатого типа или катушечными. Известные капиллярные диализаторы обычно состоят из пучков капилляров, причем каждый капилляр выполнен из полупроницаемого мембранного материала, и пучки помещены в наружный цилиндрический футляр. Футляр ограничивает пространство, окружающее капилляры и называющееся "камера диализирующего раствора", через которое пропускается диализирующий раствор, приготовленный аппаратом "искусственная почка". Кровь пациента, перекачиваемую перфузионным насосом искусственной почки, пропускают через полости капилляров.
Отделение метаболических веществ, растворенных в крови, и их перенос сквозь мембрану в диализирующий раствор зависит от ряда факторов, включая осмотический градиент в полупроницаемой мембране. Осмотический градиент зависит от ряда факторов, включая ионную силу и ионный профиль диализирующего раствора, расход диализирующего раствора в его камере, динамические характеристики потока диализирующего раствора при его прохождении через камеру диализирующего раствора.
Важно, чтобы расход диализирующего раствора был достаточно большим для того, чтобы к волокнам поступало достаточное количество свежего диализирующего раствора для удовлетворительной очистки крови пациента от растворенных в ней токсичных веществ с достаточной интенсивностью. Любые "мертвые" пространства или закупоренные участки в камере диализирующего раствора, в которых отсутствует постоянное поступление свежего диализирующего раствора, будут оказывать отрицательное влияние на процесс очистки. Сокращения таких мертвых пространств можно добиться просто за счет увеличения расхода диализирующего раствора. Однако увеличение расхода диализирующего раствора влечет за собой повышение интенсивности расходования дорогостоящих концентратов для получения диализирующего раствора. Поэтому лучше, в особенности на крупных диализаторах, увеличивать скорость потока диализирующего раствора, проходящего через камеру диализирующего раствора, без необходимости соответствующего увеличения чистого расхода диализирующего раствора в камере диализирующего раствора.
Вариант реализации аппарата "искусственная почка", являющийся предметом настоящего изобретения, решает эту проблему за счет включения параллельно диализатору рециркуляционного насоса диализирующего раствора, как показано схематически на фиг. 6.
На фиг. 6 показан типичный диализатор из полых волокон 208, имеющий наружную оболочку 306, ограничивающую камеру диализирующего раствора. Экстракорпореальная кровь прокачивается перфузионным насосом аппарата (не показан) по линии артериальной крови 308 от пациента (не показан), по полым волокнам (не показаны) диализатора 208, затем возвращается по линии венозной крови 310 к пациенту. На фиг. 6 показаны также линия 206 "артериального" диализирующего раствора и линия 174 "венозного" диализата (см. также фиг. 1A и 1B). Рециркуляционный насос диализата 312, такой как шестеренный насос с электрическим приводом, подключен к линиям диализирующего раствора 206, 174 параллельно диализатору 208. Привод насоса 312 может осуществляться от двигателя с регулируемой частотой вращения, чтобы настраивать интенсивность работы насоса 312 в зависимости от расхода диализирующего раствора, поступающего от аппарата диализа (не показан).
За счет рециркуляции части "отработанного" диализирующего раствора из линии "венозного" диализирующего раствора 174 в линии "артериального" диализата 206 для повторного пропускания через камеру диализирующего раствора 306 можно увеличить скорость потока диализирующего раствора в камере диализата без соответствующего увеличения расхода диализирующего раствора. Поэтому появляется возможность с помощью этого решения улучшить очистку в определенном диализаторе без увеличения потребления дорогостоящих концентратов диализирующего раствора.
Детектор утечек крови
Практически во всех применяемых в настоящее время аппаратах "искусственная почка" используют детектор утечек крови, предназначенный для проверки отходящего из диализирующего раствора диализирующего раствора на присутствие крови, которая может проникать из камеры для крови в камеру диализирующего раствора диализатора.
Большинство применяемых в настоящее время искусственных почек могут работать только при постоянном расходе диализата, обычно 500 мл/мин. Детекторы утечек крови на этих аппаратах работают с выведенной на определенный уровень чувствительностью, которая не изменяется в течение процедуры работы с одним или даже несколькими пациентами. При расходе диализирующего раствора 500 мл/мин многие обычные детекторы утечек крови настраивают на обнаружение крови с гематокритным числом 25%, попадающей в диализирующий раствор в количестве 0,35 мл/мин.
Аппарат "искусственная почка", являющийся предметом настоящего изобретения, может выдавать диализирующий раствор при расходе в диапазоне от 500 до 1000 мл/мин, изменяемом приращениями по 100 мл/мин. При различных значениях расхода диализирующего раствора постоянный объем утечки крови в диализирующий раствор будет разведен в различном объеме диализирующего раствора. Поэтому детектор утечек крови с постоянной чувствительностью, позволяющей ему зарегистрировать небольшую утечку крови при расходе диализирующего раствора 500 мл/мин, может оказаться не способным зарегистрировать такую же протечку крови при расходе диализирующего раствора 1000 мл/мин.
Аппарат "искусственная почка", являющийся предметом настоящего изобретения, оборудован детектором утечек крови 78, состоящим из зеленого светодиода 194 и фотоэлемента 196 (фиг. 1A и 1B). (Зеленый светодиод применяют в связи с высокой оптической плотностью красной крови для зеленого света, обеспечивающей более высокий контраст в детекторе протечек крови между наличием и отсутствием крови). Детектор утечек крови обладает чувствительностью, автоматически регулируемой пропорционально, чтобы воспринимать данную интенсивность утечек крови в диализирующий раствор при любом расходе диализата в диапазоне от 500 до 1000 мл/мин. Такое автоматическое регулирование чувствительности детектора утечек крови выполняется микропроцессором в ответ на выбор оператором нужного расхода диализирующего раствора. Микропроцессор регулирует чувствительность детектора утечек крови, изменяя яркость свечения светодиода 194.
Планировщик калибровок и регистратор данных, а также регистратор предупреждений
Аппарат "искусственная почка", являющийся предметом настоящего изобретения, имеет включаемый техником режим "калибровки" и запрограммирован на возможность ввода калибровочной информации, данных, на основании которых выполняется калибровка или регулирование, и данных, которые могут потребоваться определенному центру диализа при выполнении какой-либо калибровки или регулирования. Аппарат также регистрирует автоматически предупреждения, которые могут оказать значительную помощь технику при техническом обслуживании аппарата.
Режим калибровки может быть включен путем поворота внутреннего калибровочного переключателя. После завершения калибровки аппарат возвращается в рабочий режим поворотом внутреннего калибровочного переключателя и запуском аппарата с использованием главного переключателя питания. После перехода на режим калибровки на сенсорном экране появляются таблицы различных калибровок и запросы к оператору на ввод информации или данных, относящихся к любой из перечисленных калибровок.
Аппарат включает ряд устройств, осуществляющих наблюдение за отдельными узлами, которые используются микропроцессором для регистрации и "записи" отдельных случаев, когда соответствующие узлы испытывают отклонения при работе, представляющие интерес для специалиста, осуществляющего техническое обслуживание. Так, например, привод каждого из дозирующих насосов "A" и "B" 22, 40 (фиг. 1A и 1B) осуществляется от шаговых двигателей 90, 114 соответственно. В шаговых двигателях 90, 114 на каждый оборот вала двигателя используется 200 "шагов". Шаговые двигатели 90, 114 оборудованы оптическими кодирующими устройствами, с помощью которых микропроцессор аппарата не только точно отслеживает и контролирует интенсивность подачи концентрата, но и следит за работой шагового двигателя. Если шаговый двигатель совершит один полный оборот за 190 "шагов", микропроцессор отметит и зарегистрирует это отклонение даже при отсутствии вызванного этим отрицательного воздействия на электропроводность диализирующего раствора. Ниже приведен список предупредительных сообщений. Приведенные в списке наименования систем над группами сообщений предназначены только для справок. Сообщения, включающие скобки, указывают на функции программного обеспечения. Хотя фактического нарушения этих функций в процессе работы аппарата не ожидается, эти сообщения могут быть полезны при отладке программного обеспечения. Сообщения, особенно важные для технического специалиста, в особенности при выявлении причин механических неполадок, отмечены звездочками.
Система перфузионного насоса:
"illegal qlen in BP_XMIT"
(Перевести не удалось. Прим. переводчика)
"Blood Pump Low Speed" *
(Низкая скорость вращения перфузионного насоса)
"BP Control Shutdown" *
(Отключение управления перфузионным насосом)
"BP Command Errov" *
(Погрешность в команде для перфузионного насоса)
"Blood Pump Overspeed Alarm" *
(Сигнал превышения скорости перфузионным насосом)
"Bld Pmp Overspeed Alarm *
(Сигнал превышения скорости перфузионным насосом)
"Illegal index in bp-xmit ()"
(Недействительный индекс в bp-xmit ())
"Illegal index in bp-input ()"
(Недействительный индекс в bp-input ())
"long timer error"
(Погрешность в длительном таймере)
Система ультрафильтрации и дозирования:
"Too much time between EOS signals" *
(Слишком длительные периоды времени между сигналами EOS
"Early EOS detection" *
(Раннее выявление EOS)
"UF SHUTDOWN" *
(Отключение ультрафильтрации)
"UF Command Error" *
(Погрешность в команде на ультрафильтрацию)
"UF Time Scheduled Event Error *
(Погрешность в запрограммированном времени на ультрафильтрацию)
"Unidentified Error in MISC-ERRFLG"
(Не выявленная погрешность в MISC-ERRFLG)
"A Pump Noise"
(Шум в насосе A)
"A Pump Missed Steps" *
(Пропущены шаги в насосе A)
"B Pump Noise" *
(Шум в насосе B)
"B Pump Missed Steps" *
(Пропущены шаги в насосе B)
"C Pump Noise" * (для системы с тремя насосами)
(Шум в насосе C)
"C Pump Missed Steps" *
(Пропущены шаги в насосе C)
"A temperature probe error" *
(Погрешность датчика температуры A)
"B temperature probe error" *
(Погрешность датчика температуры B)
Система ввода/вывода:
"illegal qlen in 10_XMIT"
Перевести не удалось. Прим. переводчика)
"10_XMIT: bad stat chuge %d, %d"
"10_XMIT: неудовлетворительное изменение состояния %d, %d)
"illegal io-xmit () index"
(недействительный индекс io-xmit)
"illegal index io-input ()"
(недействительный индекс io-input)
"illegal index io-port_xmit ()"
(недействительный индекс на порте ввода/вывода io-xmit)
Система порта ввода/вывода:
"No 8255... port terminated" *
"No 8255... порт присоединен)
"Set-pwr-state: hw-ver = 1"
(Задача состояния питания: hw-ver = 1)
"Set-pwr-state: hw-ver = 2"
(Задача состояния питания: hw-ver = 2)
"Set-power-stste: Can't power on" *
(Задача состояния питания: не включается)
"Set-power-stste: Can't power off" *
(Задача состояния питания: не включается)
"Converse: illegal return from uccom ()"
(Преобразование: недействительное возвращение из uccom)
"Sivitch failue in reset-port () function"
(Отказ переключателя узла порта возврата в исходное положение)
"Command buffer full in add-cmd ()"
(Буфер команд заполнения дополнительными командами)
"Unrecognijable command in make-cmd()"
(Нераспознаваемая команда в выполнении команды)
"Illegal number of data byxes in make-cmd ()"
(Недействительное количество информации в make-cmd)
"Illegal number of datd byfes in make-cmd ()"
(Недействительное количество информации в make-cmd)
Профилирование ультрафильтрации
Возможность профилирования ультрафильтрации, являющаяся предметом настоящего изобретения, обеспечивает оператора способом программирования профиля ультрафильтрации, который может варьировать в процессе диализа с целью достижения в конечном счете заданного объема удаления ультрафильтрата. Эта особенность подобна рассмотренным выше возможностям варьируемого натрия и варьируемого бикарбоната.
Спецификации на возможность профилирования ультрафильтрации приведены в приложении A.
Подробное описание интерфейса пользователя, относящегося к возможности профилирования ультрафильтрации, приведено в приложении B.
Из описания и иллюстрации принципов настоящего изобретения со ссылкой на предпочтительный вариант его реализации очевидно, что изобретение может быть изменено в отношении компоновки и деталей без отступления от его принципов. В соответствии с этим мы заявляем права на все варианты реализации, которые вытекают из существа и объема изобретения, раскрытых в приведенной ниже формуле изобретения, а также эквиваленты им.
Спецификация на профилирование ультрафильтрации
Приложение A.
Применение аппаратуры "GROGAN ET AL".
Работа экрана.
После касания окна Target UF на экране запуска или диализа с правой стороны экрана появится новый ряд кнопок, которые называют экраном ультрафильтрации. Кнопки будут обозначены как MAIN SCREEN, TARGET UF, BLANK (пробел), UF DATA REPORT, PROFILE UF, BLANK (RESTART PROFILE) и BLANK (подтверждение). Каждая кнопка имеет следующее значение.
Экран ультрафильтрации
MAIN SCREEN - возвращение на основной экран запуска или диализа;
TARGET UF - вывоз калькулятора для ввода заданного значения ультрафильтрации;
DATA REPORT - вызов информации с параметрами ультрафильтрации;
PROFILE UF - вызов графика и кнопок профилирования;
RESTART PROFILE - вызов графика и кнопок профилирования с предшествующим профилем после изменения процедуры.
Примечание: доступ к окну Target UF возможен только при работе в режиме запуска или диализа.
При касании кнопки PROFILE UP на экране появляется новая группа кнопок, которую называют экраном профилирования ультрафильтрации, а основной экран будет закрыт графиком профилирования. Кнопки будут обозначены как LAST SCREEN, GRAPH UNLOCK/VERIFY (двойное назначение), UF ONLY/VERIFY, SET CALC PROFILE, SET AVERAGE PROFILE, TEMPLATE PROFILES и BLANK (подтверждение).
Кнопка RESTART PROFILE появится только при работе в режиме диализа, после того как пользователь введет профиль, прекращенной в связи с одним из следующих событий: изменением заданного значения ультрафильтрации, изменением времени процедуры, изменением вручную интенсивности ультрафильтрации или установкой интенсивности ультрафильтрации на минимум в связи с сигналом тревоги. При ее касании появится экран профиля ультрафильтрации, как и при касании кнопки PROFILE UF. Кроме того, график будет установлен в начальное состояние к предыдущему подтвержденному профилю.
Каждая из кнопок на экране профилирования ультрафильтрации будет иметь следующее назначение.
Экран профилирования ультрафильтрации:
LAST SCREEN - возвращение на экран ультрафильтрации;
GRAPH UNLOCK - отпирание графика профилирования;
GRAPH VERIFY - запирание графика в случае, если профиль отвечает заданной ультрафильтрации, в противном случае - вызов экрана регулирования профиля;
SET CALC PROFILE - установка постоянного профиля ультрафильтрации при интенсивности, которая позволит достичь заданного значения ультрафильтрации (должен быть отперт);
UF ONLY - вызов графика для профилирования только ультрафильтрации (должен быть отперт);
UF ONLY VERIFY - запирает профилированные сегменты только ультрафильтрации;
SET AVERAGE PROFILE - усредняет весь профиль процедуры, соединяя прямой линией первый незавершенный отрезок времени с последним отрезком времени процедуры (должен быть отперт);
TEMPLATE PROFILE - вызывает экран трафарета профиля.
Начальная загрузка
Минимальный первоначальный ввод данных перед профилированием ультрафильтрации включает длительность процедуры и заданное значение ультрафильтрации. Эти данные вводятся через калькулятор.
Если предписанная длительность процедуры не будет введена до начала операции построения графика, в нижнем левом углу графика появится сообщение TIME NOT SET (время не задано). Если время задано, но не задан объем ультрафильтрации, появится сообщение TARGET UF NOT SET (не задан объем ультрафильтрации).
Операция построения графика
График будет включать вертикальную ось со значениями от 0 до 4,0 л/ч с делениями через 0,1 л/ч, из которой откладывается интенсивность удаления ультрафильтрата. На горизонтальной оси откладывается длительность процедуры от 0 до 6,0 ч с интервалами через 15 мин.
Освещенный столбик на оси Y будет обозначать предельные значения интенсивности ультрафильтрации. Аналогичный освещенный столбец на оси X будет означать заданную длительность процедуры.
Индикатор графического режима будет отображать альтернативную функцию кнопки GRAPH LOCK/VERIFY. Он будет расположен в нижней правой части графика, отображая GRAPH MODE : X, где X будет иметь значение LOCK (заперт) или UN-LOCK (отперт).
Стрелки в верхней и нижней частях графика будут указывать текущие активные зоны касания на графике. Над верхней стрелкой будет число, показывающее текущую интенсивность ультрафильтрации для отрезка времени.
Каждый отрезок времени будет иметь отметку, графически указывающую интенсивность удаления ультрафильтрата для этого отрезка времени. Когда график отперт, касание места на графике между максимальным и минимальным значениями интенсивности ультрафильтрации вызовет перемещение отметки этого отрезка к месту касания. Когда график находится в запертом состоянии, непрерывная линия соединит отметки отрезков и отметки перемещаться не будут.
Размеры отрезков профилирования выбирают путем деления на интервалы по 15, 30 или 60 мин. Для отрезков, размерами отличающимися от 15 мин, отдельные отметки и зоны касания для каждого 15-минутного интервала будут применяться совместно.
Выбранный размер отрезка будет добавлен к вариантам профилирования по натрию и бикарбонату в целях обеспечения общей согласованности работы аппарата.
В верхней части графика будут отображены три индикатора объема ультрафильтрации:
TARGET - указывает введенное заданное значение;
PROFILE D - указывает расчетный объем, представленный профилем в любой момент, обновляемый каждый раз при изменении отрезка. Будет использоваться для сравнения с заданным объемом при построении профиля, а также при касании кнопки GRAPH VERIFY;
REMOVED - показывает фактический расчетный объем удаленного в ходе процедуры ультрафильтрата, вплоть до текущего момента.
После того как заданы показатели длительности процедуры и объема ультрафильтрации, график профилирования первоначально устанавливается на постоянную интенсивность, которая соответствует достижению заданного объема ультрафильтрации за установленное время. Он будет представлен прямой горизонтальной линией и предназначен для того, чтобы служить указателем, способствующим оператору в выборе профиля, который будет соответствовать заданному объему ультрафильтрации.
В этот момент оператор имеет три варианта выбора профиля ультрафильтрации. Первые два предусматривают регулирование профиля вручную. Третий вариант предусматривает вызов разработанного заранее шаблона профиля, который описан в следующем разделе.
Для выбора профиля вручную оператор может нажать кнопку GRAPH UNLOCK, в результате чего с графика будет удалена линия, и пользователь может приступить к профилированию. В этот момент оператор имеет два варианта выбора, один из которых заключается в установке интенсивности ультрафильтрации для каждого отрезка вручную, а второй - в установке начальной и/или конечной точек на средней интенсивности.
Способ усреднения. Пользователь может выбрать усредненный профиль из прямых линий, касаясь графика на первом и/или последнем временных отрезках. Затем путем касания кнопки SET AVERAGE PROFILE будут размещены отметки остальных отрезков приблизительно на прямой линии между начальной и конечной отметками.
Ручной способ. Путем касания графика в различных точках в пределах заданной интенсивности ультрафильтрации и периода процедуры пользователь может "начертить" профиль для всей процедуры. В процессе вычерчивания профиля над графиком постоянно будет обновляться значение PROFILE. Это поможет оператору в выборе профиля, близкого к достижению заданного значения ультрафильтрации.
После того как одним из этих способов профиль будет построен, оператор коснется кнопки GRAPH VERIFY. В этот момент суммарный профилированный объем или значение PROFILE будет сопоставлен с заданным объемом ультрафильтрации. При существовании различий на экране появится новая группа кнопок. Они будут обозначены как LAST SCREEN, BLANK, ADJUST PROFILE, ADJUST TARGET, BLANK, BLANK, BLANK (VERIFY). Они будут обозначены как экран проверки профиля ультрафильтрации.
Регулирование экрана профиля ультрафильтрации
ADJUST TARGET вызывает кнопку проверки. При касании заданное значение ультрафильтрации меняется на значение PROFILE, и дисплей возвращается к экрану профилирования ультрафильтрации с запертым графиком.
ADJUST PROFILE автоматически смещает график вверх или вниз, чтобы выйти на заданное значение ультрафильтрации, соблюдая следующие правила, и вызывает кнопку проверки. Если коснуться кнопки проверки, перейдет на экран профилирования ультрафильтрации с запертым графиком.
1. Все отрезки профиля регулируются в одинаковой степени, за следующим исключением: любой отрезок, установленный на минимальное или максимальное значение интенсивности ультрафильтрации, будет оставлен неизменным. Эти отрезки не будут изменяться для достижения заданного объема ультрафильтрации.
2. Если регулирование вызовет нарушение минимальных или максимальных значений для отдельного отрезка(ов), эти отрезки будут поставлены на минимум или максимум, а в остальные отрезки будут в равной степени внесены поправки на избыточный объем на основании правила 1, чтобы выйти на заданное значение ультрафильтрации.
3. Для графического представления значения будут округлены до одной десятой. Однако фактическая интенсивность ультрафильтрации выполняется и отображается с точностью до 0,01 л/ч.
4. Если использование этих правил не позволяет добиться заданного значения ультрафильтрации, будет показано состояние ошибки, а кнопка будет "гудеть" и не возвращаться к GRAPH UNLOCK.
График профилирования может быть изменен в любой момент процедуры лечения. Отрезки, относящиеся к истекшему периоду, будут представлены затемненными столбцами, которые конечно не подлежат изменению. Оператор может отпереть график, как и ранее, и выбрать выполнение на оставшееся время профиля усредненным способом или вручную. Возможно изменение интенсивности, приходящейся на текущий момент, и в любое время в течение процедуры может быть начата или прекращена только ультрафильтрация.
При касании кнопки SET CALC PROFILE при отпертом графике все незавершенные отрезки профиля будут переведены на постоянную интенсивность, которая позволит достичь заданного значения удаления ультрафильтрата. Эту кнопку можно использовать в любой момент при отпертом графике, и она будет функционировать как кнопка "сброса" при профилировании, поскольку она представляет первоначальный профиль до вмешательства оператора.
Если график введен и проверен, а также изменен из-за изменений в заданном объеме ультрафильтрации общей длительности процедуры или в случаях тревоги, связанных с минимальной ультрафильтрацией, касание кнопки RESET LAST PROFILE на экране ультрафильтрации вызовет появление на графике предыдущего профиля. Закончившиеся отрезки времени будут показывать последнее значение интенсивности, достигнутое в течение этого отрезка. Если профиль не выходит на заданное значение, оператор может коснуться GRAPH UNLOCK и GRAPH VERIFY, что потребует нормальных действий, описанных выше.
Операции с шаблоном профиля
При касании кнопки # 6 на экране профиля ультрафильтрации (TEMPLATE PROFILES) с правой стороны экрана появятся следующие кнопки: LAST SCREEN, MIRROR SODIUM, RECALL PROFILE # n, SAVE PROFILE, # n, BLANK, BLANK, BLANK (VERIFY). Функции экрана шаблона профиля заключаются в следующем.
Экран шаблона профиля
LAST SCREEN - возвращение на экран профиля ультрафильтрации;
MIRROR SODIUM - задание профиля ультрафильтрации, напоминающего профиль по натрию;
RECALL PROFILLE # n - вызов профиля из постоянной памяти;
SAVE PROFILE # n - сохранение текущего профиля в постоянной памяти.
При касании кнопки MIRROR SODIUM график ультрафильтрации будет установлен приблизительно в тех же координатах XY, что и профиль по натрию, без смещения для того, чтобы вместить заданную цель по ультрафильтрации. От оператора потребуется проверить и внести поправки в профиль в соответствии с требованиями.
Шаблоны профиля предназначены для использования, как и подразумевает название, только в качестве шаблонов или основных форм. От оператора потребуется проверить и внести поправки в профиль в соответствии с требованиями.
При касании кнопки RECALL PROFILE график будет переведен на хранящийся в памяти профиль, и появится кнопка VERIFY. Если в памяти отсутствуют профили, кнопка загудит и в окошке для инструкций появится сообщение об отсутствии профилей.
Если имеется по меньшей мере один профиль, он будет отображен в отпертом состоянии, а номер профиля на кнопке увеличится, если есть другой профиль. Каждое последующее касание кнопки будет вызывать следующий имеющийся профиль с увеличением числа на кнопке, пока не будет показан шестой или последний профиль. После этого кнопка вернется назад к первому профилю. Когда отображен нужный профиль, для активирования профиля оператор может коснуться VERIFY и LAST SCREEN.
Кнопка SAVE PROFILE # n будет первоначально до касания кнопки установлена на SAVE PROFILE. При первом касании кнопки она осветится, надпись на ней изменится на SAVE PROFILE # 1 и появится кнопка VERIFY. Каждое последующее касание кнопки будет вызывать приращение номера профиля на кнопке до достижения шестого номера, после чего произойдет возвращение на первый.
При касании кнопки VERIFY текущий профиль перепишет любой предыдущий профиль, который хранится в памяти под номером, отображенным на кнопке.
Позиция # 5 на кнопке должна быть сохранена для будущего расширения. С помощью этой кнопки могут быть вызваны стандартные профили из ПЗУ, как с применением кнопки RECALL PROFILE # n, при условии, что они были построены.
Только ультрафильтрация
При касании кнопки US ONLY на экране профиля ультрафильтрации будет дано разрешение для профилированного ввода только ультрафильтрации. Кнопка US ONLY изменится на US ONLY VERIFY.
Если при работе в этом режиме коснуться отрезка, он осветит "B" на стержне времени диализа, показывая только ультрафильтрацию в течение этого отрезка времени. И, наоборот, при касании освещенного отрезка он уберет "B" со стержня времени диализа и отключит только ультрафильтрацию в течение этого отрезка.
Если коснуться кнопки UF ONLY VERIFY, кнопка вновь изменится на UF ONLY, и активизируются выбранные отрезки.
Освещенные "B" будут оставаться на заданной оси времени, указывая выбранные отрезки только ультрафильтрации. Таким образом, будут отображены завершенные, текущие и будущие отрезки времени с работой байпаса.
Когда аппарат находится в режиме только ультрафильтрации, расход диализирующего раствора автоматически снижается до 300 мл/мин. Он автоматически возвратится на ранее установленное значение расхода после завершения работы байпаса.
Работа в режиме только ультрафильтрации будет корректировать применение байпаса вручную. Если в случае применения байпаса вручную оператор выберет для текущего отрезка времени режим только ультрафильтрации, ручной байпас будет отменен. Кнопка ручного байпаса в течение работы в режиме только ультрафильтрации будет отключена и будет мигать, как при применении байпаса вручную.
Индикатор состояния аппарата в нижнем левом углу основного экрана будет показывать US ONLY при включенном режиме только ультрафильтрации. Режим только ультрафильтрации является частью режима диализа.
Часы и параметры лечебной процедуры
Заданную длительность процедуры, как и ранее, введут через калькулятор. Этот период будет представлять суммарный период лечебной процедуры, который будет включать время только ультрафильтрации, а также длительность диализа (циркулирование крови и диализирующего раствора в диализаторе).
Для времени только ультрафильтрации и времени диализа будут применяться отдельные часы. Истекшее время процедуры, показанное в окне длительности процедуры, будет показывать прошедшую суммарную длительность диализа. И длительность только ультрафильтрации, и длительность диализа будут отображены в числе данных об ультрафильтрации.
Время диализа не будет увеличиваться в течение периодов только ультрафильтрации или в течение экстракорпоральных или связанных с диализирующим раствором остановок по сигналам тревоги.
Длительность только ультрафильтрации будет накапливаться только в течение периодов времени профилирования только ультрафильтрации. Она не будет накапливаться в течение экстракорпоральных остановок по сигналам тревоги и когда интенсивность ультрафильтрации равна нулю.
Удаление ультрафильтрата будет продолжаться при ручном включении байпаса, а также включении байпаса, вызванном сигналом тревоги в системе подачи диализирующего раствора. Поэтому заданное значение ультрафильтрата может быть достигнуто до истечения суммарной длительности процедуры. В таком случае интенсивность ультрафильтрации до конца процедуры будет сохранять минимальное значение.
Суммарный объем переработанной крови будет аккумулироваться только в течение периода диализа. Суммарный введенный гепарин будет накапливаться только в течение того времени, когда гепарин вводится, включая и периоды только ультрафильтрации.
Сигналы тревоги и сообщения
Если профилированный объем ультрафильтрата не соответствует заданному объему из-за изменения параметра или введенный пользователем профиль не исправлен до заданного объема при касании кнопки ADJUST PROFILE, в окне предупреждений появится сообщение, предлагающее оператору повторно исправить график профилирования. Кроме того, периодически приблизительно каждые 90 с будет раздаваться звуковой сигнал.
Если интенсивность ультрафильтрации была изменена вручную, график будет установлен на новое значение интенсивности на оставшееся время процедуры. Если изменился заданный объем или заданная длительность, график будет поставлен на постоянную интенсивность, отвечающую заданному объему. Когда это произойдет, на экране ультрафильтрации появится кнопка RESTART PROFILE, которая будет использоваться, как описано выше.
При работе экранов ультрафильтрации, профилирования ультрафильтрации, проверки профиля ультрафильтрации и шаблона профиля ультрафильтрации и в случае экстракорпоральных или связанных с диализирующим раствором остановок по сигналам тревоги аппарат возвратится к основному экрану (запуска или диализа). Если график профилирования отперт, будет сохранен самый последний запертый график, который будет отображен в запертом режиме в следующем случае входа в экран профилирования ультрафильтрации. В случае действия режима только ультрафильтрации будут действительными последние проверенные профилированные отрезки только ультрафильтрации.
Если график отперт, при возбуждении экрана профилирования ультрафильтрации из-за сигналов тревоги или касания кнопки LAST SCREEN раздастся звуковой сигнал ошибки, и в окне инструкций появится сообщениe "US profile not verified" (профиль ультрафильтрации не проверен).
Информация по ультрафильтрации
Эта информация перекроет окно инструкций и окна сигналов тревоги. В ее состав будут входить следующие данные.
Время:
Длительность процедуры.
Истекшее время диализа.
Оставшееся время диализа.
Истекшее время только ультрафильтрации.
Оставшееся время только ультрафильтрации.
Объемы:
Заданный объем ультрафильтрации.
Объем удаленного ультрафильтрата.
Оставшийся объем ультрафильтрата.
Заданный объем только ультрафильтрации.
Удаленный объем только ультрафильтрата.
Оставшийся объем только ультрафильтрата.
Интерфейс пользователя для профилирования ультрафильтрации
Приложение B.
Применение аппаратуры "GROGAN ET AL".
На фиг. 12-18 показана последовательность изображений экранов, сопровождающих следующие действия.
1. Фиг. 12: главный экран в режиме запуска со всеми окнами в положении по умолчанию.
Коснуться окна TARGET UF.
Появятся кнопки управления ультрафильтрацией.
В окне TARGET UF появятся максимальное и минимальное заданные значения объема ультрафильтрации.
2. Фиг. 13:
Коснуться кнопки TARGET UF VOLUME.
3. Фиг. 14: появляется клавиатура.
Ввести намеченный для удаления объем в литрах.
Система 1000 рассчитает требующуюся интенсивность ультрафильтрации.
4. Фиг. 15:
Для просмотра информации об ультрафильтрации коснуться кнопки UF DATA REPORT.
5. Фиг. 16: появляется информация об ультрафильтрации.
На фиг. 16 обозначено: 1 - всего время процедуры; 2 - прошедшее время диализа; 3 - оставшееся время диализа; 4 - прошедшее время только ультрафильтрации; 5 - оставшееся время ультрафильтрации; 6 - задание объема ультрафильтрации; 7 - удаленный ультрафильтрат; 8 - оставшийся ультрафильтрат; 9 - задание только по ультрафильтрации; 10 - удаленный только ультрафильтрат; 11 - оставшийся только ультрафильтрат.
6. Фиг. 17:
Для профилирования ультрафильтрации коснуться кнопки PROFILE UF.
7. Фиг. 18: появляется система построения профиля.
Фиг. 19:
Фиг. 19 иллюстрирует основной экран профилирования, или экран профиля ультрафильтрации. После ввода заданной длительности процедуры и заданного объема ультрафильтрата, подлежащего удалению, профиль ультрафильтрации устанавливается на расчетное значение, которое позволит достичь заданного объема в течение заданного периода процедуры.
На фиг. 19 заданная длительность периода процедуры составляет 5,0 ч (представлена освещенной полоской на оси X), а заданный объем равен 9,50 л. Расчетная интенсивность составила 9,5 л/5 ч = 1,9 л/ч.
Если заданную длительность периода и/или объем не ввести, в нижнем левом углу графика появится сообщение об ошибке.
Минимальное и максимальное значения интенсивности ультрафильтрации представлены освещенным столбцом на оси Y (0,50 и 3,50 л/ч соответственно). Они устанавливаются в режиме калибровки.
Фиг. 20:
Кнопки GRAPH UNLOCK/GRAPH VERIFY и UF ONLY/UF ONLY VERIFY имеют двойное назначение, которое будет разъяснено ниже. Кнопка VERIFY (позиция 7) появляется в соответствующий момент, когда требуется подтверждение со стороны оператора.
На фиг. 20 коснулись GRAPH UNLOCK, что удаляет линию, соединяющую точки индикатора, и дает возможность приступить к профилированию графика.
Кнопка GRAPH UNLOCK изменяется на GRAPH VERIFY, а индикатор режима в нижнем правом углу графика указывает на отпертое состояние.
Отметим, что все точки за рамками 5-часового периода процедуры установлены на минимальную интенсивность ультрафильтрации. Они не могут быть изменены без продления времени процедуры.
Фиг. 21:
На фиг. 21 оператор коснулся графика профилирования на уровне приблизительно 2,7 л/ч (ось Y) для первого 15-минутного отрезка времени (ось X). Точка, соответствующая этому отрезку времени, немедленно передвинулась в место касания.
При работе в отпертом режиме оператор может "вычертить" профиль, касаясь любого участка на графике. Соответствующая точка каждого отрезка времени немедленно перемещается в место касания отрезка времени.
Если касание производится в месте, превышающем максимальную интенсивность ультрафильтрации (выше воображаемой горизонтальной линии, соответствующей 3,5 л/ч), но в пределах воображаемой площади графика (ниже воображаемой горизонтальной линии, соответствующей 4,0 л/ч), точка переместится на максимальное значение интенсивности. То же самое справедливо для касаний ниже минимального значения интенсивности, но выше границы графика, соответствующей 0 л/ч.
"Профилированное" значение в верхней части графика меняется на 9,54, отражая небольшое увеличение объема профиля, связанное с изменением в первом временном отрезке. Эта величина представляет общее значение для кривой профиля или количество жидкости, которое должно быть удалено согласно этому профилю.
Фиг. 22:
На фиг. 22 оператор коснулся SET AVERAGE PROFILE, после чего профиль образует приблизительно прямую линию между первым и последним временными отрезками. Эту особенность можно использовать в любое время, когда профиль отперт, с изменением или первого, или последнего временных отрезков.
При работе в режиме диализа первый незавершенный отрезок времени будет начальной точкой для усредненного профиля. Закончившиеся отрезки времени не меняются.
Профилированное значение изменилось на 11,50, представляя большое изменение суммарного объема.
Фиг. 23:
На фиг. 23 оператор коснулся кнопки GRAPH VERIFY. Если профилированное значение и заданное значение равны, график запирается, кнопка GRAPH VERIFY вновь становится кнопкой GRAPH UNLOCK, и через все точки проводится линия.
Фиг. 24-25:
В этом случае профилированное и заданное значения не равны. Поэтому при касании кнопки GRAPH VERIFY появляется экран регулирования профиля ультрафильтрации (фиг. 24).
После выбора профиля или вручную, или с помощью кнопок AVERAGE или CALCULATED его следует проверить, чтобы гарантировать должное удаление ультрафильтрата.
При работе с экраном, показанным на фиг. 24, оператор может выбирать из двух вариантов: привести заданное значение в соответствиe с профилированным значением или подогнать профиль под заданное значение. В этом примере оператор коснулся ADJUST PROFILE, что вызывает смещение профиля вниз до значения, соответствующего заданному, и профилированное значение отмечает смещение.
После того как профиль был перемещен и приведен в соответствие с заданным значением, появляется кнопка VERIFY. Если в течение определенного времени (приблизительно 5 с) не предпринимать никаких действий, профиль вернется в первоначальное положение. В этом примере коснулись кнопки VERIFY, в результате чего дисплей вернулся к экрану профилирования ультрафильтрации с запертым графиком (фиг. 25).
Профиль регулируется путем перемещения каждой точки вверх или вниз на одинаковые расстояния, так что первоначальная форма профиля сохраняется. Если по каким-либо причинам профиль не регулируется, раздается гудок, указывающий на ошибку, и в окне для инструкций появляется сообщение об ошибке.
На экране, показанном на фиг. 24, можно коснуться кнопки LAST SCREEN, чтобы вернуться к экрану профилирования ультрафильтрации без регулировки профиля или заданного значения.
На фиг. 25 смещенный профиль подтвержден и экран профиля ультрафильтрации представлен в запертом режиме.
Если оператор коснулся кнопки ADIUSR TARGET на фиг. 24, заданное значение изменится на 11,50 и появится кнопка VERIFY. Касание кнопки VERIFY вызовет возвращение дисплея к экрану профилирования ультрафильтрации с заданным объемом, установленным на 11,50, и с графиком, запертым в своем предшествующем положении.
Если кнопки VERIFY не коснуться в течение определенного периода времени (приблизительно 5 с), заданное значение вновь станет равным 9,50, и включится экран регулирования профиля ультрафильтрации.
На фиг. 25 коснулись кнопки GRAPH UNLOCK, что привело к отпиранию профиля, показанного на фиг. 26.
Фиг. 26-27:
На фиг. 26 коснулись кнопки SET TO CALC PROFILE. Эта кнопка служит кнопкой сброса после измерения первоначального профиля и восстанавливает профиль первоначальной формы (фиг. 27).
Исходя из этого оператор может начертить профиль, пользуясь профилем как эталоном, представляющим удаленное заданное значение.
На фиг. 27 профиль "сброшен" кнопкой SET TO CALC.
В некоторых случаях расчетный профиль будет несколько отличаться от заданного значения, на что будет указывать разница между профилированным и заданным значениями. В этом случае при касании GRAPH VERIFY и ADJUST PROFILE профиль может не перейти в идеальную прямую горизонтальную линию. Это связано с алгоритмом, который применяется для исправления профиля заданного значения. Для него характерно "перевешивание" передней части, что означает, что в случае, если объем, который необходимо сместить, не разделяется равномерно по количеству оставшихся временных отрезков, более ранние (передние) временные отрезки будут смещаться с минимальным разрешением, до тех пор пока профиль не выйдет на заданное значение.
Фиг. 28:
На фиг. 28 оператор "вычертил" профиль, касаясь графика по схеме, обозначенной точками. Точки, на которые указывают стрелки, установлены на максимальное и минимальное значения расхода, поскольку касания имели место за этими пределами.
Также на фиг. 28 оператор выполнил профиль и коснулся GRAPH VERIFY для того, чтобы запереть профиль. Отметим, что профилированное и заданное значения не равны. Теперь при касании кнопки GRAPH VERIFY появится экран регулировки (фиг. 29).
Фиг. 29:
На фиг. 29 отображен экран регулирования профиля ультрафильтрации с касанием кнопки ADJUST PROFILE.
Отрезки, установленные ранее на максимальное и минимальное значения, остаются на этих значениях. Логическое устройство смещения не передвинет точку, установленную на предельное значение, и не передвинет точку за рамки предельных значений. Если в процессе перемещения профиля какая-либо из точек достигнет или превысит предельные значения интенсивности, эти точки останутся на предельном значении, а избыточный объем равномерно распределится по остальной части профиля.
Фиг. 30:
На фиг. 30 смещенный профиль проверен и график переведен в запертый режим.
Кнопка UF ONLY используется для программирования отрезков времени только с ультрафильтрацией. "Только ультрафильтрация" является таким состоянием аппарата, при котором система ультрафильтрации продолжает удалять жидкость у пациента, в то время как система диализа работает в режиме байпаса, когда диализирующий раствор в диализаторе неподвижен.
Кнопка UF ONLY действует аналогично кнопке GRAPH LOCK/GRAPH VERIFY. Она переводит график на профилирование только ультрафильтрации. Кнопка UF ONLY не действует, когда график находится в запертом положении.
Для начала профилирования только ультрафильтрации следует последовательно коснуться кнопок GRAPH UNLOCK и UF ONLY.
Фиг. 31:
На фиг. 31 график находится в отпертом режиме ввода только ультрафильтрации. Кнопка UF ONLY меняется на UF ONLY VERIFY, которая действует в значительной степени как кнопка GRAPH VERIFY в том, что она запирает профилированные значения, когда ее касаются в этом состоянии. В отличие от кнопки GRAPH VERIFY, в режиме только ультрафильтрации не происходит смещения или регулирования.
При работе в режиме только ультрафильтрации точки не реагируют на касания графика.
Фиг. 32:
На фиг. 32 графика коснулись в третьем и пятом отрезках времени. Любое касание графика вызовет переключение ультрафильтрации только в рамках этого отрезка, вне зависимости от предельных значений интенсивности ультрафильтрации (обозначены пунктирными прямоугольниками). Если сегмент был предварительно установлен на режим только ультрафильтрации, он вернется в режим не только ультрафильтрации и наоборот. Состояние сегмента обозначено буквой "B" (байпас) в полосе заданного периода времени.
Отрезки времени за пределами заданного периода процедуры не могут быть установлены на режим только ультрафильтрации.
После выбора отрезков только ультрафильтрации нажимают кнопку UF ONLY VERIFY, запирая отмеченные сегменты на выполнении только ультрафильтрации, и на дисплее появляется экран профилирования ультрафильтрации (фиг. 33).
Фиг. 33:
На фиг. 33 проверены отрезки для только фильтрации. Аппарат перейдет на состояние только ультрафильтрации 0:45 и 3:45 ч, после начала процедуры.
Отрезки времени для только ультрафильтрации могут быть в любое время изменены, до тех пор пока эти отрезки времени не закончатся.
Также на фиг. 33 коснулись кнопки TEMPLATE PROFILES, выведя экран шаблонов профиля ультрафильтрации (фиг. 34).
Фиг. 34:
На фиг 34 касание кнопки SAVE PROFILE вызвало появление кнопки VERIFY и прибавление # 1 на кнопке SAVE PROFILE.
Если коснуться кнопки SAVE PROFILE # 1 до истечения срока действия VERIFY (приблизительно 5 с), она сменится на SAVE PROFILE # 2, а срок действия кнопки VERIFY будет возобновлен до 5 с. Последующие касания (до истечения срока действия кнопки VERIFY) приведут к приращению "# n" до 6 с возвращением к 1 и так далее.
Если коснуться кнопки VERIFY, действующий профиль будет направлен в ячейку памяти, обозначенную кнопкой SAVE PROFILE # n и перезапишет профиль, хранящийся ранее в ней. Если срок действия кнопки VERIFY истечет, профиль не запишется в памяти и SAVE PROFILE # n вновь станет SAVE PROFILE.
Также на фиг. 34 коснулись кнопки VERIFY, и профиль записан в ячейке # 1.
Фиг. 35:
На фиг. 35 наличие шаблонов профилей позволяет оператору записывать и осуществлять поиск шаблонов профилей от процедуры до процедуры. Шаблоны сохраняются в статической оперативной памяти, где они остаются даже при отключении питания. Система 1000 может осуществлять хранение и поиск до 6 шаблонов.
Также на фиг. 35 коснулись SAVE PROFILE и оператор намерен сохранить этот профиль.
С экрана на фиг. 35 можно коснуться кнопки LAST PAGE для возращения на экран профилирования ультрафильтрации.
Фиг. 36:
На фиг. 36 оператор ввел новый профиль вручную. Это возможно в любое время, когда график отперт.
Фиг. 37:
На фиг. 37 оператор коснулся SAVE PROFILE дважды, заставив ее показать SAVE PROFILE # 2. Затем коснулся кнопки VERIFY, направив полученный профиль в ячейку 2.
Фиг. 38:
На фиг. 38 оператор коснулся RECALL PROFILE, что вызвало изменение кнопки на RECALL PROFILE # 1 и появление кнопки VERIFY. Кроме того, на график будет выведен профиль, хранящийся в ячейке # 1.
Если коснуться кнопки RECALL PROFILE снова до истечения срока действия кнопки VERIFY, будет отображен следующий хранящийся в памяти профиль, и номер на кнопке возрастет (подобно тому, как это имеет место на кнопке SAVE PROFILE). Если кнопку VERIFY снова не использовать своевременно, вне зависимости от номера на кнопке RECALL PROFILE, график вернется к первоначальному профилю, имевшемуся до первого касания кнопки RECALL PROFILE (фиг. 35. ).
Если коснуться кнопки VERIFY, текущий профиль (обозначенный на кнопке RECALL PROFILE) останется на графике и становится действующим профилем.
Фиг. 39:
На фиг. 39 оператор коснулся кнопки MIRROR SODIUM PROFILE, что вызвало появление на графике профиля, напоминающего профиль по натрию и появление кнопки VERIFY.
Особенность отображения натрия сходна с вызовом профиля в том отношении, что в распоряжении оператора имеется неотрегулированный профиль.
Для определения зеркального профиля профиль по натрию приводят по масштабу к действующим предельным значениям интенсивности ультрафильтрации. Профиль по натрию, показанный на фиг. 39, фактически начинается в левом верхнем углу графика натрия и идет к нижнему правому углу (профиль по натрию может превысить рамки периода процедуры).
Отраженный профиль приводят по масштабу к действующим предельным значениям интенсивности ультрафильтрации, в связи с чем верхний левый угол зеркального профиля начинается при интенсивности ультрафильтрации 3,50 л/ч. Нижний правый угол отсекается из-за требующегося минимального значения интенсивности ультрафильтрации за рамками периода процедуры.
Касание кнопки VERIFY делает зеркальный профиль действующим профилем (подобно RECALL PROFILE/VERIFY). Неиспользование кнопки VERIFY ведет к возвращению на график первоначального профиля.
Профиль по умолчанию делится на 15-минутные отрезки и может быть переведен с помощью программы калибровки на отрезки от 30 до 60 мин. Когда интервалы устанавливаются равными 30 или 60 мин, точки в рамках этого отрезка перемещаются одновременно при касании отрезка.
Фиг. 40:
На фиг. 40 показаны одновременно интервалы по 30 и по 60 мин. Пунктирный прямоугольник слева показывает площадь отрезка для 30-минутного интервала. Любое касание в пределах этого пунктирного прямоугольника вызовет одновременное перемещение обеих точек в новое положение.
Аналогичным образом пунктирный прямоугольник справа показывает площадь отрезка для 60-минутного интервала.
Временные отрезки только ультрафильтрации также могут регулироваться в процессе калибровки.
Фиг. 41:
На фиг. 41 показаны некоторые участки отрезков с графиком в режиме только ультрафильтрации.
Буквы "B" на каждом отрезке действуют одновременно, отмечая точками профилирование интенсивности ультрафильтрации.
Формула изобретения: 1. Способ ввода рабочих команд в аппарат "искусственная почка" с помощью программируемого запоминающего устройства и ввода данных, позволяющих этому аппарату осуществлять ультрафильтрацию жидкости у пациента согласно меняющемуся со временем профилю ультрафильтрации, отличающийся тем, что осуществляют ввод в программируемое запоминающее устройство данных заданного периода времени для диализа, затем вводят в программируемое запоминающее устройство данные заданного объема ультрафильтрата, подлежащего удалению у пациента, затем вводят в программируемое запоминающее устройство данные предполагаемого профиля ультрафильтрации, представленного рядом координат по оси интенсивности ультрафильтрации и оси времени и описывающего объем ультрафильтрации по профилю, а затем осуществляют смещение предполагаемого профиля ультрафильтрации вдоль оси интенсивности ультрафильтрации до тех пор, пока объем ультрафильтрации по профилю не сравняется с заданным объемом ультрафильтрации.
2. Способ ввода рабочих команд в аппарат "искусственная почка" с помощью программируемого запоминающего устройства и ввода данных, позволяющих этому аппарату осуществлять ультрафильтрацию жидкости у пациента согласно меняющемуся со временем профилю ультрафильтрации, отличающийся тем, что создают интерфейс пользователь - аппарат в форме сенсорного экрана, используют сенсорный экран для ввода в программируемое запоминающее устройство данных заданного периода времени для диализа, используют сенсорный экран для ввода в программируемое запоминающее устройство данных заданного объема ультрафильтрата, подлежащего удалению у пациента, отображают на сенсорном экране первую и вторую пересекающиеся оси, ограничивающие участок для профилирования ультрафильтрации, создают на сенсорном экране предполагаемый непрерывный профиль, отображающий интенсивность ультрафильтрации по времени и соответствующий объему ультрафильтрации по профилю, и смещают предполагаемый профиль ультрафильтрации вдоль первой оси в размерах, необходимых для выравнивания объема ультрафильтрации по профилю с заданным объемом ультрафильтрации.
3. Способ ввода рабочих команд в аппарат "искусственная почка" с помощью программируемого запоминающего устройства и ввода данных, позволяющих этому аппарату осуществлять ультрафильтрацию жидкости у пациента согласно меняющемуся со временем профилю ультрафильтрации, отличающийся тем, что создают интерфейс пользователь - аппарат в форме сенсорного экрана, используют сенсорный экран для ввода в программируемое запоминающее устройство данных заданного периода времени для диализа, используют сенсорный экран для ввода в программируемое запоминающее устройство данных заданного объема ультрафильтрата, отображают заданный объем ультрафильтрата, при отображении заданного объема ультрафильтрата отображают на сенсорном экране первую и вторую пересекающиеся оси, ограничивающие участок для профилирования ультрафильтрации, получают отображение объема ультрафильтрации по профилю и при наблюдении за изображенными значениями заданного объема ультрафильтрации и объема ультрафильтрации по профилю касаются сенсорного экрана во множестве точек в пределах участка для профилирования ультрафильтрации для определения непрерывного профиля, отображающего интенсивность ультрафильтрации в зависимости от времени и соответствующего объему ультрафильтрации по профилю, равному заданному объему ультрафильтрации.
4. Способ ввода рабочих команд в аппарат "искусственная почка", имеющий программируемое запоминающее устройство, способность изменять концентрацию натрия в диализирующем растворе в соответствии с изменяющимся со временем профилем по натрию и способность осуществлять ультрафильтрацию жидкости у пациента в соответствии с изменяющимся со временем профилем ультрафильтрации, отличающийся тем, что создают интерфейс пользователь - аппарат в форме сенсорного экрана, вводят в программируемое пользователем запоминающее устройство нужный профиль по натрию, размещают на сенсорном экране указания, позволяющие пользователю аппарата создать профиль ультрафильтрации, отображают на сенсорном экране первую и вторую пересекающиеся оси, ограничивающие участок для профилирования ультрафильтрации, и вызывают отображение касанием указания на сенсорном экране в рамках участка для профилирования ультрафильтрации профиля ультрафильтрации, по существу, соответствующего запрограммированному профилю по натрию.
5. Способ ввода рабочих команд в аппарат для производства диализирующего раствора, имеющий программируемое запоминающее устройство и возможность осуществления ультрафильтрации жидкости у пациента в соответствии с изменяющимся со временем профилем ультрафильтрации, отличающийся тем, что создают интерфейс пользователь - аппарат в форме сенсорного экрана, вводят в программируемое пользователем запоминающее устройство данные нужного первого профиля ультрафильтрации, помещают на сенсорном экране указания, позволяющие пользователю аппарата вызывать из запоминающего устройства первый профиль ультрафильтрации, отображают на сенсорном экране первую и вторую пересекающиеся оси, ограничивающие участок для профилирования ультрафильтрации, вызывают отображение посредством указания на сенсорном экране в рамках участка для профилирования второго профиля ультрафильтрации, по существу, соответствующего первому профилю ультрафильтрации.
6. Способ ввода рабочих команд в аппарат "искусственная почка", имеющий программируемое запоминающее устройство, отличающийся тем, что вводят в программируемое запоминающее устройство данные заданного периода времени, вводят в программируемое запоминающее устройство заданное суммарное значение, соответствующее рабочему параметру, который может изменяться по времени, вводят в программируемое запоминающее устройство предполагаемый изменяющийся по времени профиль рабочего параметра, причем профиль представляют рядом координат на участке, ограниченном осью координат, по которой откладывают значения параметра, и осью абсцисс, по которой откладывают время, а график показывает профиль нарастания значения параметра, и изменяют положение предполагаемого изменяющегося по времени профиля относительно оси ординат, чтобы уравнять суммарное значение по профилю с заданным суммарным значением.
7. Устройство для выполнения гемодиализа, включающее средство для циркуляции диализирующего раствора в камере диализации аппарата "искусственная почка" и средство для осуществления экстракорпоральной циркуляции крови через кровепроводящую систему аппарата "искусственная почка", отличающееся тем, что устройство предусматривает использование компьютерной системы, содержащей программируемое запоминающее средство, средство ввода периода времени в программируемое запоминающее средство, средство ввода в указанное программируемое запоминающее средство заданного суммарного значения изменяющегося по времени параметра, достигаемого во время работы устройства в течение введенного периода времени, средство ввода в указанное программируемое запоминающее средство предполагаемого изменяемого по времени профиля рабочего параметра, отрабатываемого устройством в течение введенного периода времени, причем предполагаемый профиль представляют в виде координатного графика в области, определяемой ординатой значений параметра и абсциссой, основанной на времени, при этом график определяет суммарное значение по профилю параметра, реагирующее на введенный период времени и введенный предполагаемый профиль средство сравнения суммарного значения по профилю с заданным суммарным значением, реагирующее на сравнение суммарного значения по профилю с заданным суммарным значением средство изменения предполагаемого профиля вдоль ординаты таким образом, что суммарное значение по профилю делается равным заданному суммарному значению, средство ввода измененного профиля в указанное программируемое запоминающее средство вместо предполагаемого профиля и реагирующее на ввод измененного профиля средство вызова срабатывания устройства в соответствии с измененным смещенным профилем, чтобы устройство в процессе работы достигало введенного заданного суммарного значения в течение введенного периода времени.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что указанное средство ввода периода времени в указанное программируемое запоминающее средство содержит сенсорный экран.
9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что указанное средство ввода заданного суммарного значения в указанное программируемое запоминающее средство содержит сенсорный экран.
10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что указанное средство ввода предполагаемого изменяемого по времени профиля в указанное программируемое запоминающее средство содержит сенсорный экран.