Устройство для заготовки донорской крови
Полезная модель относится к области медицинской техники и предназначена для дозирования, перемешивания и охлаждения донорской крови при ее заборе в полимерные контейнеры в стационарных или выездных условиях станций переливания крови. Устройство содержит корпус 1, подвижную платформу 2 для размещения на ее рабочей поверхности полимерного контейнера 3 с трубкой 4, систему покачивания 5 платформы 2, узел пережатия 6 трубки полимерного контейнера, узел измерения веса 7 с датчиком веса 8, микропроцессорный блок управления 9, источник электрического питания 10, клавиатуру 15 и жидкокристаллический дисплей 16. Устройство содержит также термоэлектрические модули 11, снабженные радиаторами охлаждения 12, и соответствующее им количество датчиков температуры 13 и управляемых источников тока 14. Термоэлектрические модули 11, снабженные радиаторами охлаждения 12, и датчики температуры 13 размещены на нерабочей поверхности подвижной платформы 2. Датчики температуры 13 подключены к входам микропроцессорного блока управления 9. Управляемые источники тока 14 включены между источником электрического питания 10 и входами к термоэлектрическим модулям 11 и подсоединены к выходам микропроцессорного блока управления 9. Один выход микропроцессорного блока управления 9 соединен с узлом пережатия 6 трубки полимерного контейнера, другой выход микропроцессорного блока управления 9 соединен с системой покачивания 5, один вход микропроцессорного блока управления 9 соединен с узлом измерения веса 7. Подвижная платформа 2 связана с системой покачивания 5, которая установлена на узле измерения веса 7 с датчиком веса 8. Технический результат заключается в реализации устройства для заготовки донорской крови, которое обеспечивает одновременное взвешивание (дозирование), перемешивание и охлаждение донорской крови до нормативно-установленной температуры во время взятия дозы донорской крови в полимерный контейнер.
1 н.з.п. ф-лы, 2 илл.
Полезная модель относится к области медицинской техники и предназначена для дозирования, перемешивания и охлаждения донорской крови при ее заборе в полимерные контейнеры в стационарных или выездных условиях станций переливания крови.
Известно устройство для перемешивания и дозирования донорской крови (Миксер донорской крови «ГЕМИКС»). Устройство содержит подвижную платформу для размещения полимерного контейнера для крови с магистральной трубкой, реле времени, блок коммутации, систему покачивания платформы (привод для качания), имеющий возможность отключаться блоком коммутации, узел измерения веса (узел контроля количества) забираемой крови, узел пережатия трубки полимерного контейнера (узел пережима магистральной трубки с электромагнитом) и источник электропитания (см. патент РФ на изобретение 
2228769, МПК 7 А61М 1/02, дата подачи заявки 06.07.2001 г., опубликовано 20.05.2004 г. «Устройство для перемешивания и дозирования донорской крови»).
Известно также устройство для перемешивания и дозирования донорской крови (Миксер донорской крови), содержащее подвижную платформу (лоток) для размещения на ее рабочей поверхности полимерного контейнера для крови с трубкой, систему для покачивания платформы, узел измерения веса забираемой донорской крови, узел пережатия трубки, источник электрического питания и модуль управления, включающий клавиатуру и дисплей (см. Руководство по эксплуатации миксера донорской крови Б.Микс (B.Mix), Предприятие-изготовитель: ООО «Лидкор», Екатеринбург, 2012 г., с.3-5).
Известные устройства могут быть использованы при перемешивании и дозировании донорской крови при взятии дозы крови (при ее заборе) в полимерные контейнеры. Охлаждение крови с помощью данных устройств невозможно, что ограничивает область применения известных устройств.
Недостатком известных устройств является невозможность их использования для охлаждения крови при взятии дозы донорской крови.
Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является устройство, содержащее корпус, подвижную платформу для размещения на ней полимерного контейнера с трубкой, систему покачивания платформы (узел передачи движения, электродвигатель, блок управления электродвигателем), микропроцессорный блок управления (микропроцессор), источник электрического питания, связанный с микропроцессорным блоком управления, а также содержащее датчики температуры и соответствующее им количество термоэлектрических модулей (термоэлементов Пельтье), электронных ключей и узлов изменения полярности напряжения. Устройство содержит крышку корпуса и цифроаналоговый преобразователь, соединенный с микропроцессорным блоком управления (микропроцессором), который в свою очередь связан с клавиатурой и дисплеем. Датчики температуры и термоэлектрические модули (термоэлементы Пельтье) размещены на платформе, датчики температуры подключены к входам микропроцессорного блока управления, дополнительные управляющие выходы которого подсоединены к управляющим входам электронных ключей и узлов изменения полярности напряжения. Ключи включены между источником электрического питания и входами узлов изменения полярности напряжения, выходы которых подключены к термоэлектрическим модулям (к элементам Пельтье). Подвижная платформа механически связана с системой покачивания платформы (через узел передачи движения с электродвигателем, соединенным с блоком управления электродвигателем), которая через цифроаналоговый преобразователь соединена с микропроцессорным блоком управления (см. патент РФ на изобретение 2259869, МПК 7 B01F 11/00, дата подачи заявки 15.04.2004 г., опубликовано 10.09.2005 г. «Устройство для перемешивания и термостатирования жидкостей»).
Известное устройство может быть использовано для перемешивания и термостатирования биологических проб, в частности продуктов крови, при проведении исследований или анализов. Недостатком известного устройства является невозможность его использования при взятии дозы (при заборе) донорской крови, так как отсутствует, в частности, дозирование (взвешивание) донорской крови.
Кроме того, известное устройство предназначено для поддержания температуры донорской крови в узком температурном интервале, то есть в режиме охлаждения/нагревания с постоянной (фиксированной) мощностью. При этом в связи с наличием «инерционности» будут наблюдаться постоянные температурные отклонения (колебания) в ту или другую сторону от целевой температуры. Поэтому известное устройство не может быть использовано (в силу своих особенностей) для охлаждения донорской крови от нормальной температуры человека (~36,6°С) до нормативно-установленной, в частности, до 4°С±2°С или до 22°С±2°С, так как отсутствует возможность изменения мощности охлаждения, что ограничивает область его использования.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании устройства для заготовки донорской крови.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в реализации устройства для заготовки донорской крови, которое обеспечивает одновременное взвешивание (дозирование), перемешивание и охлаждение донорской крови до нормативно-установленной температуры во время взятия (забора) дозы донорской крови в полимерный контейнер.
Заявляемый технический результат достигается тем, что заявляемое устройство, содержащее корпус, подвижную платформу для размещения на ее рабочей поверхности полимерного контейнера с трубкой, систему покачивания платформы, микропроцессорный блок управления, а также источник электрического питания, клавиатуру и дисплей, связанные с микропроцессорным блоком управления, датчики температуры и соответствующее им количество термоэлектрических модулей, при этом датчики температуры и термоэлектрические модули размещены на нерабочей поверхности подвижной платформы, датчики температуры подключены к входам микропроцессорного блока управления, а подвижная платформа механически связана с системой покачивания платформы, которая связана с микропроцессорным блоком управления, согласно полезной модели, устройство дополнительно содержит управляемые источники тока соответствующие количеству термоэлектрических модулей, узел пережатия трубки полимерного контейнера и узел измерения веса с датчиком веса, на котором установлена система покачивания платформы, при этом термоэлектрические модули снабжены радиаторами охлаждения, управляемые источники тока включены между источником электрического питания и входами к термоэлектрическим модулям и подсоединены к выходам микропроцессорного блока управления, один выход микропроцессорного блока управления соединен с узлом пережатия трубки полимерного контейнера, другой выход микропроцессорного блока управления соединен с системой покачивания, а один вход микропроцессорного блока управления соединен с узлом измерения веса.
Наличие всех взаимосвязанных между собой посредством микропроцессорного блока управления элементов заявляемого устройства позволяет осуществить достижение заявляемого технического результата.
Размещение термоэлектрических модулей, снабженных радиаторами охлаждения, и датчиков температуры на нерабочей поверхности платформы и управление ими посредством микропроцессорного блока управления, а также снабжение заявляемого устройства управляемыми источниками тока, которые соответствуют количеству термоэлектрических модулей, снабженных радиаторами охлаждения (датчики температуры подключены к входам микропроцессорного блока управления, управляемые источники тока включены в электрическую схему между источником электрического питания и входами к термоэлектрическим модулям, управляемые источники тока подсоединены к выходам микропроцессорного блока управления) позволяет охлаждать платформу, следовательно, и полимерный контейнер, размещенный на платформе, с поступающей в него донорской кровью, в заданном режиме охлаждения.
Радиаторы охлаждения, которыми снабжены термоэлектрические модули, обеспечивают интенсивный отвод тепла от подвижной платформы. Благодаря наличию управляемых источников тока обеспечивается (по сигналу с микропроцессорного блока управления) динамическое изменение мощности (производительности) и режима работы термоэлектрических модулей, снабженных радиаторами охлаждения, в результате чего происходит снижение температуры донорской крови, и достигаются значения температуры платформы (соответственно и донорской крови), отвечающие заданным.
Наличие системы покачивания платформы и управление системой покачивания посредством микропроцессорного блока управления позволяет осуществлять постоянное перемешивание содержимого полимерного контейнера, расположенного на платформе. При условии охлаждения платформы в заданном режиме и покачивания платформы достигается равномерность охлаждения содержимого полимерного контейнера.
Благодаря наличию узла измерения веса с датчиком веса, связанного с микропроцессорным блоком управления, осуществляется взвешивание содержимого полимерного контейнера, расположенного на подвижной платформе. При поступлении донорской крови через трубку в полимерный контейнер осуществляется постоянное взвешивание изменяющегося объема (массы) поступающей крови.
С помощью микропроцессорного блока управления осуществляется контроль веса донорской крови, поступающей в полимерный контейнер.
Благодаря наличию узла пережатия трубки полимерного контейнера и наличию связи его с микропроцессорным блоком управления осуществляется своевременное пережатие трубки полимерного контейнера при завершении взятия необходимой дозы донорской крови.
С помощью клавиатуры, связанной с микропроцессорным блоком управления, осуществляется настройка устройства на задаваемый режим работы.
На дисплее, связанном с микропроцессорным блоком управления, отражаются все задаваемые с помощью клавиатуры команды и настройки устройства на текущий режим работы, а также отображается информация о выполняемой работе устройства.
Таким образом, заявляемая совокупность взаимосвязанных признаков позволяет реализовать устройство, используемое для заготовки донорской крови, с помощью которого осуществляется одновременное взвешивание (дозирование), перемешивание и охлаждение донорской крови, забираемой в полимерный контейнер в процессе взятия дозы донорской крови. При этом с помощью микропроцессорного блока управления изначально задается требуемая доза взятия донорской крови (т.е. целевой объем крови, который забирается у донора) и целевая температура, до которой следует охладить забираемую донорскую кровь.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждает пример конкретного выполнения устройства для заготовки донорской крови.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фигуре 1 представлена структурная схема устройства для заготовки донорской крови с четырехканальной системой автоматического управления температурой платформы.
На фигуре 2 схематично представлено устройство, иллюстрирующее взаимное расположение элементов заявляемого устройства.
Устройство для заготовки донорской крови содержит корпус 1, подвижную платформу 2 для размещения на ее рабочей поверхности полимерного контейнера 3 с трубкой 4, систему покачивания 5 платформы 2, узел пережатия 6 трубки полимерного контейнера, узел измерения веса 7 с датчиком веса 8, микропроцессорный блок управления 9, источник электрического питания 10. Устройство содержит также термоэлектрические модули 11, которые снабжены радиаторами охлаждения 12, датчики температуры 13 и управляемые источники тока 14, количество которых соответствует количеству термоэлектрических модулей 11. Кроме того, устройство содержит клавиатуру 15 и жидкокристаллический дисплей 16.
Устройство выполнено в пластиковом корпусе 1 (см. фиг.2). На верхней горизонтальной части корпуса 1 расположена платформа 2, которая выполнена в форме лотка для удобного размещения на ее рабочей поверхности полимерного контейнера 3 с трубкой 4.
На корпусе 1 размещены клавиатура 15 и дисплей 16. При помощи клавиатуры 15 осуществляется управление работой устройства. С помощью дисплея 16 обеспечивается индикация текущего режима работы устройства, на дисплее 16 также отражаются сообщения о возникающих в ходе работы устройства ошибках.
Узел пережатая 6 трубки 4 полимерного контейнера закреплен на корпусе 1. При помощи узла пережатия 6 (по сигналу от микропроцессорного блока управления 9) обеспечивается автоматическое пережатие трубки 4 и прекращение забора крови в полимерный контейнер 3 при достижении требуемой дозы.
Платформа 2 совмещена с системой покачивания 5, которая установлена на датчике веса 8 узла измерения веса 7.
Датчики температуры 13 и термоэлектрические модули 11 с радиаторами охлаждения 12 расположены на нерабочей поверхности подвижной платформы 2. Количество термоэлектрических модулей 11 с радиаторами охлаждения 12 и их расположение на нерабочей поверхности подвижной платформы 2 выбираются из условия равномерного охлаждения подвижной платформы 2 и, соответственно, полимерного контейнера 3, размещенного на рабочей поверхности платформы 2. На фигуре 2 показано расположение на нерабочей поверхности платформы 2 термоэлектрических модулей 11 с радиаторами охлаждения 12 и датчиками температуры 13. Кроме того, для обдува радиаторов 12 в заявляемом устройстве использованы вентиляторы (на чертежах не показаны).
Управляемые источники тока 14 включены между источником электрического питания 10 и входами к термоэлектрическим модулям 11.
Микропроцессорный блок управления 9 содержит 7 входов и 7 выходов.
Один вход микропроцессорного блока управления 9 соединен с источником электрического питания 10, второй вход микропроцессорного блока управления соединен с клавиатурой 15, третий вход микропроцессорного блока управления 9 соединен с узлом измерения веса 7, а также четыре входа микропроцессорного блока управления 9, которые соединены с четырьмя датчиками температуры 13.
Один выход микропроцессорного блока управления 9 соединен с дисплеем 16, второй выход микропроцессорного блока управления 9 соединен с узлом пережатая 6 трубки полимерного контейнера, третий выход микропроцессорного блока управления 9 соединен с системой покачивания 5 подвижной платформы, а также четыре выхода микропроцессорного блока управления 9, которые соединены с четырьмя управляемыми источниками тока 14.
Устройство для заготовки донорской крови работает следующим образом.
С помощью клавиатуры 15 через микропроцессорный блок управления 9 пользователь включает источник питания 10, устанавливает режимы работы устройства, в частности, устанавливает дозу донорской крови, которую необходимо забрать у донора в полимерный контейнер 3, и задает целевую температуру крови, до которой необходимо охладить поступающую в полимерный контейнер 3 донорскую кровь. Исходя из условия дальнейшего использования донорской крови, ее следует охлаждать, например, либо до 4°С±2°С, либо до 22°С±2°С.
После установки всех необходимых режимов работы устройства и подготовки донора устройство переходит в исходное положение. На подвижной платформе 2 размещают полимерный контейнер 3 с трубкой 4. Трубку 4 полимерного контейнера 3 помещают в узел пережатия 6. Подаются сигналы на управляемые источники тока 14 и термоэлектрические модули 11, с помощью которых начинается охлаждение подвижной платформы 2 до необходимой температуры.
При этом через микропроцессорный блок управления 9 включается система покачивания 5 подвижной платформы 2 и узел измерения веса 7. Информация с узла измерения веса 7 поступает на вход микропроцессорного блока управления 9.
Изначально параметры сигнала с узла измерения веса 7 соответствуют (пропорциональны) массе всех элементов, установленных на датчике веса 8, и принимаются за массу «тары», приравнивая ее к условному нулю. Далее после осуществления венепункции донору кровь начинает поступать в полимерный контейнер 3.
В процессе работы устройство производит измерение веса, поступающей в полимерный контейнер донорской крови, осуществляет контроль скорости забора крови (скорости изменения веса полимерного контейнера), а система покачивания 5 обеспечивает постоянное перемешивание донорской крови. В результате соприкосновения поверхности полимерного контейнера 3, в который поступает донорская кровь с температурой ~36,6°С, с охлаждаемой поверхностью подвижной платформы 2 обеспечивается снижение температуры поступающей крови. Охлаждение подвижной платформы 2 обеспечивается при помощи термоэлектрических модулей 11 с радиаторами охлаждения 12. При прохождении через термоэлектрические модули 11 постоянного электрического тока между сторонами каждого термоэлектрического модуля 11 образуется перепад температур, в результате охлаждения стороны термоэлектрического модуля 11, соприкасающейся с подвижной платформой 2, происходит охлаждение подвижной платформы 2. При этом другая сторона каждого термоэлектрического модуля 11 нагревается, но благодаря имеющимся у каждого термоэлектрического модуля 11 радиаторам охлаждения 12, которые к тому же обдуваются вентиляторами, обеспечивается эффективный отвод тепла и достигается интенсивное охлаждение подвижной платформы 2.
За счет покачивания подвижной платформы 2 в ходе перемешивания крови достигается также равномерное (однородное) изменение температуры крови во всем объеме полимерного контейнера 3. При этом микропроцессорный блок управления 9 получает информацию с датчиков температуры 13, температура которых соответствует температуре платформы 2.
В случае отклонения температуры датчика 13 от заданной микропроцессорный блок управления 9 формирует управляющий сигнал на управляемый источник тока 14, связанный с термоэлектрическим модулем 11, соответствующий данному датчику температуры 13, информация с которого обрабатывается. Далее в соответствии со значением управляющего сигнала от микропроцессорного блока управления 9 управляемый источник тока 14 обеспечивает формирование тока, протекающего через термоэлектрический модуль 11, направление и величина которого напрямую связаны с параметрами управляющего сигнала. То есть, цепочка элементов: микропроцессорный блок управления 9 - управляемые источники тока 14 - термоэлектрические модули 11 - датчики температуры 13, образует (в данном примере выполнения) четырехканальную систему автоматического управления температурой платформы 2 с обратной связью.
Таким образом, обеспечивается стабилизация температуры платформы 2 в соответствии с заданной пользователем температурой. Источник электрического питания 10 обеспечивает подачу электрической энергии на все элементы устройства. Управляемые источники тока 14 реализованы в виде Источников Тока Управляемых Напряжением (ИТУН). Входной величиной является напряжение, а формируемой величиной - ток. То есть, управляемый источник тока 14 формирует ток, направление и величина которого связаны со значением напряжения на управляющем входе управляемого источника тока 14.
При завершении взятия необходимой дозы донорской крови узел пережатия 6 производит пережатие трубки 4, через которую в полимерный контейнер 3 поступала донорская кровь. При этом продолжается процесс покачивания подвижной платформы 2 и продолжается охлаждение содержимого полимерного контейнера 3 (для окончательной стабилизации температуры донорской крови в полимерном контейнере) до сигнала с микропроцессорного блока управления 9 на вход системы покачивания 5 по истечении завершающего времени работы устройства, которое определяется программным обеспечением микропроцессорного блока управления и не превышает 12 минут.
Устройство для перемешивания и термостатирования жидкостей, содержащее корпус, подвижную платформу для размещения на ее рабочей поверхности полимерного контейнера с трубкой, систему покачивания платформы, микропроцессорный блок управления, а также источник электрического питания, клавиатуру и дисплей, связанные с микропроцессорным блоком управления, датчики температуры и соответствующее им количество термоэлектрических модулей, при этом датчики температуры и термоэлектрические модули размещены на нерабочей поверхности подвижной платформы, датчики температуры подключены к входам микропроцессорного блока управления, а подвижная платформа механически связана с системой покачивания платформы, которая связана с микропроцессорным блоком управления, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит управляемые источники тока, соответствующие количеству термоэлектрических модулей, узел пережатия трубки полимерного контейнера и узел измерения веса с датчиком веса, на котором установлена система покачивания платформы, при этом термоэлектрические модули снабжены радиаторами охлаждения, управляемые источники тока включены между источником электрического питания и входами к термоэлектрическим модулям и подсоединены к выходам микропроцессорного блока управления, один выход микропроцессорного блока управления соединен с узлом пережатия трубки полимерного контейнера, другой выход микропроцессорного блока управления соединен с системой покачивания, а один вход микропроцессорного блока управления соединен с узлом измерения веса.
