МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра биотехнических систем

отчет по практическому заданию

по дисциплине «Введение в специальность»

Тема: Автоматический инфузомат

Студенты гр. 9502		Габараева С. Е. Лебедева А. О. Позняк В. Ю. Езерская Е. А.
Преподаватель		Боброва Ю. О.

Санкт-Петербург

2020

содержание

	Общие сведения об инфузионном насосе: типы, их принципы работы, применение	3
1.	Анализ физиологии	4
1.1.	Выбор физиологического параметра	4
1.2.	Анализ основных заболеваний	4
1.3.	Анализ методов регистрации	5
1.4.	Оценка плюсов и минусов выбранного метода	8
2.	Разработка схем	9
2.1.	Разработка структурной схемы	9
2.2.	Разработка функциональной схемы	10
3.	Разработка алгоритмов сигнала	11
3.1.	Разработка алгоритма регистрации сигнала	11
3.2.	Разработка алгоритма обработки сигнала	12
4.	Анализ эргономики	13
4.1.	Анализ эргономических особенностей	13
4.2.	Интерфейс	14
5.	Анализ безопасности эксплуатации	16
6.	Анализ эксплуатации	18
6.1.	Анализ условий введения оборудования в эксплуатацию	18
6.2.	Анализ условий обслуживания	18
6.3.	Ремонт	19
6.4.	Утилизация	19
6.5.	Целевая аудитория (ЛПУ)	19
6.6.	Рабочее место врача	19
6.7.	Медикоэкономическое обоснование	20
	Список использованных источников	21
	Приложения	23

Общие сведения об инфузионном насосе: типы, их принципы работы, применение

Инфузионный насос – медицинское электронное изделие, предназначенное для длительного контролируемого инфузионного введения веществ высокоточных дозировок биологическому объекту.

Все инфузионные насосы по принципу работы делятся на два типа: перистальтический (инфузомат, инфузор) и волюметрический (перфузор, шприцевой насос). Их основные различия приведены в табл.1.

табл. 1

Отличительный признак	Перистальтический	Волюметрический
Механизм	Перистальтический насос	Волюметрический (шприцевой) насос
Принцип работы	Сокращения силиконовой трубки роликами, управляемыми электронным приводом	Перемещение поршня шприца, управляемого электронным приводом
Применение	инфузия больших объемов	инфузия ограниченных объемов (шприц до 60 мл)

В данной проектной работе рассмотрен перистальтический инфузионный насос (инфузомат).

1. Анализ физиологии

1.1. Выбор физиологического параметра

Целью инфузомата является автоматизация:

• продолжительного инфузионного ввода веществ в биологический объект из флакона через трубку и катетер

• дозирование веществ с определенной скоростью

• определение подачи вещества

• обнаружение пузырьков и окклюзии в трубке с веществом

1.2. Анализ основных заболеваний

Инфузия применяется для коррекции патологических потерь организма или их предотвращения.

Инфузионные насосы обычно применяются для внутривенной инфузии, однако могут применяться для подкожного, артериального, эпидурального, энтерального введения, а также с применением иных, клинически обусловленных, доступов.

Типы проводимых инфузий:

• Непрерывная инфузия 

Состоит из небольших импульсов инфузии (как правило в диапазоне от 500 нл до 10000 мкл, в зависимости от конструкции насоса) с частотой повторения импульсов, зависящей от запрограммированной скорости инфузии.

• Периодическое вливание 

Происходит на «высокой» скорости непрерывной инфузии с программируемыми временными интервалами.

• Циклический режим

Дозировки инфузии меняются в зависимости от времени суток.

• Управляемая пациентом 

Скорость дополнительно управляется пациентом (допустимые пределы программируются для предотвращения передозировки).

1.3. Анализ методов регистрации

П

Трубка

Выжимной элемент

еристальтический насос – необходим для автоматизации продолжительного инфузионного ввода веществ в биологический объект из флакона через трубку и катетер с определенной скоростью.

О

Рис 1. Схема перистальтического насоса линейного типа

бычно это насосы линейного типа (рис. 1) [2], механизм которого расположен с одной стороны трубки, а с другой – зажимная пластина. Механизм представляет несколько выжимных элементов, каждый из которых периодически сживает трубку в одном и том же месте в поперечном направлении. Во избежание нежелательных колебаний трубки существует её постоянное неполное сжатие. Когда трубка начинает поочередно пережиматься полностью, жидкость перекачивается от входного отверстия к выходному.

Д атчик пузырьков – необходим для автоматизации обнаружения пузырьков в трубке с веществом.

П

Рис 2. Схема фотометрического датчика воздуха

редпочтительно использовать фотометрический датчик воздуха (рис. 2) [3], расположенный на гибкой прозрачной трубке, которая одновременно является линзой между фотоизлучателем и фотоприемником. Первый фотоприемник расположен напротив светоизлучателя по другую сторону гибкой прозрачной трубки вдоль прямого луча от светоизлучателя, проходящего через середину поперечного сечения гибкой прозрачной трубки, второй фотоприемник расположен под углом не более 90° к направлению прямого луча от светоизлучателя. Это обеспечивает работу первого фотоприемника на прием проходящего, а второго - на прием отраженного и рассеянного света от жидкости в прозрачной трубке инфузионной системы, что позволяет расширить диапазон прозрачности вводимых жидкостей и надежно улавливать пузырьки воздуха ввиду изменения принимаемого светового потока.

Из других датчиков пузырьков существуют:

• ультразвуковые, недостатком которых являются высокие требования по точности изготовления (для технологической повторяемости), значительная цена, неспособность различать прозрачность жидкостей и возможность травмирования компонентов веществ на молекулярном уровне ввиду большой мощности излучения.

• инфракрасные, недостатком которых являются непригодность при больших скоростях ввиду большой иннерционности, ограниченное температурное использование и неспособность различать прозрачность жидкостей.

Д атчик капель – необходим для автоматизации определения подачи вещества и его дозирования.

П

Рис 3. Схема установки датчика капель

редпочтительно использовать расположенный на прозрачной колбе с трубкой либо фотометрический датчик, позволяющий выявлять и подсчитывать капли, пролетевшие между фотоизлучателем и фотоприёмником ввиду изменения принимаемого светового потока; либо вибрационный датчик (рис. 3) [4], и работающий на размыкание цепи от малейших колебаний, которые считываются с поверхности колбы при падении в неё капли. Последний обеспечивает стабильный сигнал даже при больших скоростях инфузии, подсчитывая общее количество капель за промежуток времени.

Из других датчиков капель существуют:

• инфракрасные, недостатком которых являются лишь непригодность при больших скоростях ввиду большой иннерционности и ограниченное температурное использование.

Датчик окклюзии – необходим для автоматизации обнаружения окклюзии в трубке с веществом.

Обычно используются упругие датчики давления, основанные на принципе, что степень деформации упругого материала прямо пропорциональна прикладываемому давлению.

С

1

2

тандартная точность итоговой системы составляет +/- 5% исходя из графиков (рис. 4) однородности потока относительно времени в зависимости от режима инфузии.

Рис 4. Графики пуска потока (1) и кривые отклонения (2)