离体器官高精度恒温灌注仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医疗器械领域，尤其是一种离体器官高精度恒温灌注仪。
【背景技术】
[0002] 随着外科技术的进步和新型免疫抑制剂的问世，器官移植作为唯一有效的治疗终 末期器官疾病的方法获得了大力发展，从整体上来看，维持器官保存期间移植物的活力，是 器官移植成功的前提条件和根本保障，器官保存为器官移植做出了重大的贡献。虽然一些 新的器官保存技术如机械持续灌注保存、常温保存已开始应用于临床，但单纯低温保存仍 是当前各大器官移植中心的首选。
[0003] 虽然器官移植手术的出现为彻底治愈终末期疾病患者提供可能，但是器官短缺逐 渐成为限制该技术进一步推广的主要因素，而其在运送保存过程中活体的死亡又加剧了这 一短缺，虽然心脏死亡后器官捐献的出现极大缓解了移植器官的供需矛盾，但离体器官保 存过程中的高死亡率和能量消耗已成为限制条件之一，而且随着对供体需求的增加，大量 老年供体和边缘供体被用于临床，这对器官保存方式提出了更高的要求。
[0004] 离体器官灌注保存仪器能够综合考虑器官多个重要生理参数，维持温度、pH值、血 液浓度以及能量指数等相对恒定，并能实时完成生理参数信息的采集检测、分析处理和过 程控制，其对目前医学领域有不可估量的意义。一方面，持续溶液灌注有助于提高受者术 后生存率，增加移植物在保存期间的氧气供应，同时加强能量物质的补充可以改善移植物 复灌后的能量代谢，减少脂质过氧化物的蓄积，降低氧化应激损伤，有助于改善术后器官功 能。另一方面，传统的低温保存（冰水混合液）对离体器官具有一定破坏性，而静态保存的 养分消耗也易使器官失活，故如何实现高精度恒温控制是目前离体器官灌注保存仪器所面 临的迫切问题之一。
【发明内容】
[0005] 发明目的：一个目的是提供一种离体器官高精度恒温灌注仪，以解决现有技术存 在的上述问题，提高温度控制精度，以延长离体器官的活性寿命。
[0006] 技术方案：一种离体器官高精度恒温灌注仪，包括：器官溶液灌注模块、状态监控 模块和GPS定位模块，其中，
[0007] 所述器官溶液灌注模块包括控制单元，依序连通的新液存储箱、人造肺过滤容器、 第一蠕动栗、器官容置箱、PH计容器、第二蠕动栗和已用液存储箱，以及与所述控制单元电 连接的温度传感器采集模块、超声测量模块、显示输出模块和步进电机；所述步进电机与第 一蠕动栗和第二蠕动栗传动连接，所述温度传感器采集模块设置于器官容置箱中，所述超 声测量模块用于测量导液管内的溶液流速；
[0008] 所述状态监控模块包括与所述控制单元电连接的水压传感器、pH计、压缩机和压 缩机驱动模块，所述水压传感器和PH计的信号通过A/D转换器转换后送入所述控制单元； 所述GPS定位模块包括GPS天线和FPGA模块，所述FPGA模块与所述控制单元电连接。
[0009] 在进一步的实施例中，器官灌注模块控制灌注速度的过程如下：
[0010] 步骤1A、利用温度传感器采集模块的温度值来补偿声速，声速补偿公式如下，其中 c为超声波在溶液介质中的传播速度，T为溶液温度：
[0011] C = 1449. 2+4. 632T-0. 054T2
[0012] 步骤1B、结合声速补偿，利用超声测量法测溶液流速与流量，并由监视器显示，其 中超声测量法所测液体流速公式为：
[0014] 其中，υ为测得溶液流速，L为超声波发送接收机的连线距离，Θ为发送接收机连 线与导液管的锐夹角，c为超声波在溶液介质中的传播速度，A t为逆流时间与顺流时间之 差；
[0015] 步骤1C、控制单元根据流量控制步进电机转速，带动第一、第二双懦动栗工作，通 过设置寄存器调制值与定时器比较，产生与设定值一致的脉冲宽度调制信号，转速公式如 下：
[0016] ω = Θ NXf
[0017] 其中，θ N为步进电机单脉冲转向角，f为步进脉冲频率，第一、第二双懦动栗的步 进电机同步工作，共同实现溶液灌注过程。
[0018] 在进一步的实施例中，状态监控模块监测控制灌注仪的过程如下：
[0019] 步骤2A，按照预定时间利用A/D转换器将水压传感器和pH计采集的模拟信号转换 为数字信号，保存；读取温度数据，保存；
[0020] 步骤2B，通过触摸屏接收控制信息；
[0021 ] 步骤2C，通过PffM控制器控制压缩机输出功率，控制直流压缩机的频率变化，从而 精确调节制冷量或制热量。
[0022] 在进一步的实施例中，所述GPS定位的过程如下：
[0023] 步骤3A，由外部中断得到时间观测量和导航电文，并将两者拼接；
[0024] 步骤3B，由时间观测量得到伪距信息，由导航电文计算卫星发射时刻的位置，包括 观测卫星三维位置、仰角和方位角等信息；
[0025] 步骤3C，根据观测卫星的星历对伪距进行修正，并进行电离层和对流层校正；
[0026] 步骤3D，根据定位原理，计算出用户的三维位置，校正本地时间，并将位置信息转 换成所需的坐标格式，由监视器显示。
[0027] 在进一步的实施例中，所述步骤2C进一步为：
[0028] 正常工作时，温度环调节器采用大温差全速制冷，小温差比例积分微分调节的分 段控制方法；
[0029] 当温差大于临界值时，双压缩机全速工作，使系统温度最快接近设定值；
[0030] 当温差小于临界值时，单压缩机采用PID调节，更新PffM占空比，以调节压缩机的 转速。
[0031] 在进一步的实施例中，所述pH计容器包括pH计测量容器和pH计清洗容器，所述 PH测量容器用于测量溶液的pH值，所述pH清洗容器用于定时清洗玻璃电极，pH计通过机 械臂在两容器间切换。
[0032] 有益效果：本发明不但能改善传统冰水混合物静态保存的能量消耗与器官损伤的 缺陷，且能够对器官其它生理参数监控；引入GPS定位功能，有助于离体器官的准确运送， 选择最佳路径，节省运送时间；本发明还能够实现更高精度的温度控制，信息实时更新，为 离体器官的保存运送提供有利条件，一定程度上缓解了供需矛盾，具有潜在的经济社会价 值。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明的高精度恒温控制电路模块与连接框图。
[0034] 图2是本发明的离体器官保存的高精度恒温控制装置结构示意图。
[0035] 图3是本发明的超声流速测量及其蠕动栗电路原理图。
[0036] 图4是本发明的彩色触摸屏控制电路图。
[0037] 图5是本发明的GPS定位模块硬件连接图。
[0038] 图6是本发明的压缩机控制中断流程图。
[0039] 图7是本发明的监视器界面示意图。
【具体实施方式】
[0040] 本发明实施一种离体器官高精度恒温灌注仪，能够实现离体器官持续营养液灌 注，生理参数监控以及灌注仪器GPS定位功能，使其保存运送时，能获得所需的能量物质氧 气，排除废物，并维持温度、pH值等各项生理参数稳定，延长器官保存寿命，其中DSP2812为 主芯片（即控制单元，下同），协调各模块有序工作。
[0041 ] 参见图1，离体器官高精度恒温灌注仪器，其电路主要由器官溶液灌注模块、状态 监测调控模块、GPS定位模块组成。所述器官溶液灌注模块主要实现：经人造肺过滤的含氧 溶液由蠕动栗推动进入放置离体器官的容箱，同时溢出的废液经另一蠕动栗回流并存储， 其电路主要由DSP2812控制模块、温度传感器采集模块、超声测量模块、显示输出模块、步 进电机与蠕动栗驱动模块组成。
[0042] 从图1中可见，与控制单元电连接的有IXD监视器、触摸屏面板、步进电机、FLASH 存储器、压缩机、pH玻璃电极清洗机械臂、RTC时钟、FPGA、以及温度传感器、阻力计和pH计， 步进电机与蠕动栗电连接。压缩机由交/直流电源供电。阻力计和PH计采集的模拟信号 经滤波放大等处理后，通过ADC转换成数字信号，并进一步送至控制单元。
[0043] 温度传感器采集模块的输出端与DSP2812控制模块的输入端连接，读取温度信 息，用于声速温度补偿；超声测量模块的输出端与DSP2812控制模块的输入端连接，用于测 量导液管溶液流速；显示输出