本實(shí)用新型屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種用于心臟外科停跳手術(shù)的三槽式冷熱交換水箱。

背景技術(shù)：

在心臟外科停跳手術(shù)中，因?yàn)樾呐K處于停止跳動(dòng)狀態(tài)但是身體內(nèi)的血液循環(huán)和氧合作用不能停止，所以必須實(shí)行體外血液循環(huán)。目前被廣泛使用于臨床的是人工心肺機(jī)系統(tǒng)，它是由血泵一組、冷熱交換水箱和監(jiān)護(hù)器等配合一次性用品——氧合器及管路組成，其中，血泵提供動(dòng)力，使身體內(nèi)的血液在串聯(lián)有氧合器的閉環(huán)中流動(dòng)。

由于人工血液循環(huán)與人的自然血液循環(huán)存在相對(duì)差別，如果手術(shù)過(guò)程較長(zhǎng)，這種差別可能使人的器官產(chǎn)生損傷(特別是腦組織，可因?yàn)槿毖醵a(chǎn)生損傷)。為了減少這樣的損傷，必須降低人體的新陳代謝水平，減少人體對(duì)氧的需要，這樣就相對(duì)的保護(hù)了人體器官。在心外科停跳手術(shù)中，冷熱交換水箱向氧合器的閉環(huán)回路中提供冷水或熱水，冷水或熱水在氧合器中與血回路進(jìn)行冷熱交換(氧合器中的水回路和血回路是隔離的，通過(guò)隔離界面進(jìn)行熱交換)，在手術(shù)開(kāi)始時(shí)，用冷水對(duì)血液進(jìn)行降溫；在手術(shù)結(jié)束時(shí)，用熱水對(duì)血液進(jìn)行升溫。監(jiān)護(hù)器采集被手術(shù)者的各項(xiàng)體征及其它體外循環(huán)中的重要數(shù)據(jù)，使循環(huán)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣基本構(gòu)成了一個(gè)體外循環(huán)的過(guò)程。

目前，世界上使用最多的冷熱交換水箱為德國(guó)某一品牌的水箱，該水箱由兩個(gè)水槽、壓縮機(jī)、電加熱管及控制電路組成，其中，兩個(gè)水槽分別為a水槽和b水槽。如圖3所示，a水槽和b水槽均安裝有壓縮機(jī)8和電加熱管，壓縮機(jī)的制冷管保持制冷狀態(tài)，通過(guò)控制電加熱管的工作時(shí)間來(lái)使a水槽和b水槽達(dá)到水溫要求，a水槽提供兩個(gè)相同溫度的輸出水回路——第一回路和第二回路；b水槽提供第三回路。第三回路的水溫與第一回路和第二回路的水溫不同，即該水箱向外輸出具有兩個(gè)不同水溫的三個(gè)回路。

第一回路串聯(lián)有氧合器，第二回路串聯(lián)有變溫毯，第三回路為心臟停搏液回路，其中，第一回路通過(guò)輸出的冷水或熱水在氧合器中與血回路進(jìn)行冷熱交換，在手術(shù)過(guò)程中以降低或升高患者血液溫度；第二回路通過(guò)變溫毯輔助患者對(duì)其體溫進(jìn)行升降；第三回路用于降低被手術(shù)患者的心臟溫度，以保護(hù)心肌。

但是，瑞士監(jiān)管部門最先發(fā)現(xiàn)(后經(jīng)歐盟及各國(guó)監(jiān)管部門證實(shí))：目前全世界所使用的熱交換水箱存在隱患。因?yàn)闊峤粨Q水箱是在手術(shù)室內(nèi)循環(huán)使用，一次手術(shù)結(jié)束后，熱交換水箱內(nèi)仍存在水，剩余的水會(huì)滋生大量致病細(xì)菌；除此之外，用于使熱交換水箱向外輸出水的水泵也會(huì)因?yàn)榻佑|水而產(chǎn)生細(xì)菌。最重要的是，產(chǎn)生的細(xì)菌在水循環(huán)過(guò)程中會(huì)通過(guò)水泵和壓縮機(jī)的風(fēng)扇擴(kuò)散到了空氣中，從而進(jìn)入被手術(shù)者開(kāi)放狀態(tài)的胸腔內(nèi)。

目前，已經(jīng)有報(bào)告印證了上述觀點(diǎn)。有報(bào)告稱(S Haller,et al.CONTAMINATION DURING PRODUCTION OF HEATER-COOLER UNITS BY MYCOBACTERIUM CHIMAERA POTENTIAL CAUSE FOR INVASIVE CARDIOVASCULAR INFECTIONS:RESULTS OF AN OUTBREAK INVESTIGATION IN GERMANY,APRIL 2015TO FEBRUARY 2016，Eurosurveillance,Volume 21,Issue 17,28April 2016)，多個(gè)發(fā)生感染的患者在心臟外科停跳手術(shù)中均使用了同一個(gè)來(lái)自德國(guó)生產(chǎn)商生產(chǎn)的熱交換水箱。還有文章(Public Health England，出版物網(wǎng)關(guān)號(hào)碼為2015394)不但公開(kāi)報(bào)道“體外循環(huán)和ECMO(extracorporeal membrane oxygenation)過(guò)程中冷熱交換水箱會(huì)產(chǎn)生帶菌的氣霧，并對(duì)患者造成感染”，而且該文章還暗示感染的細(xì)菌為結(jié)核桿菌。也有文獻(xiàn)報(bào)道稱(T,Klassen S,Jonas D,et al.Heater-cooler units:contamination of crucial devices in cardiothoracic surgery.[J].Journal of Hospital Infection,2016.)，發(fā)現(xiàn)了多例分支桿菌嵌合體嚴(yán)重感染的病例，且這些患者的感染發(fā)生在接受了開(kāi)胸手術(shù)后的數(shù)月或數(shù)年。

針對(duì)于上述發(fā)現(xiàn)，冷熱交換水箱生產(chǎn)商提出了各種滅菌的方法。例如：紫外線殺菌、藥物殺菌和過(guò)濾水等方法，但是，采用紫外線殺菌、藥物殺菌和過(guò)濾水后，雖然細(xì)菌數(shù)量能立刻減少，但是經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，細(xì)菌數(shù)量就恢復(fù)到殺菌前的水平，且此時(shí)的細(xì)菌具有一定抗體。因此，滅菌的方法并不能徹底解決問(wèn)題。

冷熱交換水箱產(chǎn)生細(xì)菌的根本原因是水，與水接觸過(guò)的物品，在水環(huán)境就會(huì)產(chǎn)生細(xì)菌，因此，將在工作中一切與水有接觸的部分轉(zhuǎn)換成一次性用品成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵。但是，傳統(tǒng)冷熱交換水箱的水槽固定安裝有壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的制冷管伸入水槽的內(nèi)部進(jìn)行制冷，每次手術(shù)后將冷熱交換水箱與壓縮機(jī)一同作為一次性用品進(jìn)行更換成本巨大，無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用；而將制冷管進(jìn)行切割以分離壓縮機(jī)又需要進(jìn)行加氟，導(dǎo)致在現(xiàn)實(shí)中不可行。

為解決上述問(wèn)題，我們?cè)噲D用二氧化碳液體汽化制冷、液氮制冷和干冰制冷取代壓縮機(jī)，以提高冷熱交換水箱成為一次性用品的應(yīng)用性，但是，結(jié)果都不理想。二氧化碳液體汽化制冷需要以二氧化碳液態(tài)瓶為載體，手術(shù)時(shí)二氧化碳液態(tài)瓶需放置在手術(shù)室內(nèi)，換瓶工作量大且易造成危險(xiǎn)；除此之外，由于二氧化碳液體在瓶出口處已汽化，汽化后的二氧化碳降低水溫的效率極低。利用液氮制冷的效率雖然高，但液氮的保存和操作非常困難，在操作過(guò)程中易造成凍傷。采用干冰降溫不但具有成本高的問(wèn)題，而且干冰不易儲(chǔ)存和運(yùn)輸，在保存中，干冰因溫度上升會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w，保存容器的壓力增高，易發(fā)生爆炸，產(chǎn)生危險(xiǎn)。

因此，上述方法均不能徹底解決問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種用于心臟外科停跳手術(shù)的三槽式冷熱交換水箱，該三槽式冷熱交換水箱所有與水接觸的部分成為一次性用品，從根本上消除了細(xì)菌產(chǎn)生的可能。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。

一種用于心臟外科停跳手術(shù)的三槽式冷熱交換水箱，包括：冰水槽、2根軟管、流通管道和2個(gè)安裝有加熱裝置的循環(huán)水槽，所述軟管上分別安裝有一滾壓泵，所述冰水槽內(nèi)的水通過(guò)所述2根軟管分別泵入每個(gè)所述循環(huán)水槽內(nèi)；2個(gè)所述循環(huán)水槽的側(cè)壁上分別形成有一溢流孔，每一所述溢流孔分別通過(guò)一根流通管道與所述冰水槽連接，用于將超過(guò)該溢流孔高度的水溢流回所述冰水槽。

在上述技術(shù)方案中，所述加熱裝置為電加熱器。

在上述技術(shù)方案中，還包括：電控系統(tǒng)，所述電控系統(tǒng)包括：可編程序控制器、用于分別驅(qū)動(dòng)每個(gè)所述滾壓泵的電動(dòng)機(jī)、溫度傳感器、放大器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和人機(jī)界面，所述人機(jī)界面與所述可編程序控制器電連接；2個(gè)所述循環(huán)水槽內(nèi)分別安裝有所述溫度傳感器，每一所述溫度傳感器分別與一個(gè)所述放大器電連接，每個(gè)所述放大器均與所述可編程序控制器電連接；每個(gè)所述電動(dòng)機(jī)分別與所述可編程序控制器電連接；每個(gè)所述電加熱器分別與所述可編程序控制器電連接。

在上述技術(shù)方案中，2根所述軟管的一端口均從所述冰水槽的上端面伸入該冰水槽內(nèi)。

在上述技術(shù)方案中，2根所述軟管的另一端口分別從2個(gè)循環(huán)水槽的上端面伸入循環(huán)水槽內(nèi)。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的三槽式冷熱交換水箱將傳統(tǒng)冷熱交換水箱的制冷設(shè)備壓縮機(jī)改進(jìn)成冰水槽(即冰塊制冷)，冷源安全性高，成本低，使冷熱交換水箱所有與水接觸的部分成為一次性用品，從根本上消除了細(xì)菌產(chǎn)生的可能。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的用于心臟外科停跳手術(shù)的三槽式冷熱交換水箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的用于心臟外科停跳手術(shù)的三槽式冷熱交換水箱的電控系統(tǒng)；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中用于心臟外科停跳手術(shù)的冷熱交換水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1：滾壓泵 2：軟管 3：電加熱器 4：溫度傳感器 5：循環(huán)水槽 6：冰水槽 7：流通管道 8：壓縮機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的用于心臟外科停跳手術(shù)的三槽式冷熱交換水箱進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如附圖1～2所示，包括：冰水槽6、2根軟管2、流通管道7、電控系統(tǒng)和2個(gè)安裝有電加熱器3(功率為2400W)的循環(huán)水槽5，冰水槽6用于接收制冰裝置的冰水混合物，循環(huán)水槽5用于向外排水(與人體或血液)進(jìn)行冷熱交換，2根軟管2上分別安裝有一滾壓泵1，冰水槽6內(nèi)的水通過(guò)2根軟管2分別泵入每個(gè)循環(huán)水槽5內(nèi)，其中，2根軟管2的一端口均從冰水槽6的上端面伸入該冰水槽6內(nèi)，2根軟管2的另一端口分別從2個(gè)循環(huán)水槽5的上端面伸入循環(huán)水槽5內(nèi)。

2個(gè)循環(huán)水槽5的側(cè)壁上分別形成有一溢流孔(圖中未示出)，每一溢流孔分別通過(guò)一根流通管道7與冰水槽6連接，用于將超過(guò)該溢流孔高度的水溢流回冰水槽6，從而保持循環(huán)水槽5內(nèi)的液面一定。

電控系統(tǒng)包括：可編程序控制器(可以為PLC)、用于分別驅(qū)動(dòng)每個(gè)滾壓泵1的電動(dòng)機(jī)、溫度傳感器4、放大器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和人機(jī)界面，人機(jī)界面與可編程序控制器電連接。2個(gè)循環(huán)水槽5內(nèi)分別安裝有1個(gè)溫度傳感器4，每一溫度傳感器4分別與一個(gè)放大器電連接，每個(gè)放大器均與可編程序控制器電連接；每個(gè)電動(dòng)機(jī)分別與可編程序控制器電連接，還可以在可編程序控制器與每個(gè)電動(dòng)機(jī)之間的電路上安裝有一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。每個(gè)電加熱器3分別與可編程序控制器電連接。

本實(shí)用新型的三槽式冷熱交換水箱包括2個(gè)循環(huán)水槽(每個(gè)循環(huán)水槽可向外輸出一種溫度的水以進(jìn)行冷熱交換)，在心臟外科停跳手術(shù)前，在冰水槽內(nèi)一次性放入足夠的冰和水，在循環(huán)水槽內(nèi)放入水。其中，每個(gè)循環(huán)水槽與冰水槽的調(diào)水過(guò)程均相同，下面對(duì)其中一個(gè)循環(huán)水槽與冰水槽的調(diào)水過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明(下述循環(huán)水槽均為同一個(gè)循環(huán)水槽，下述溫度傳感器均為安裝在該循環(huán)水槽上的溫度傳感器，下述滾壓泵均為安裝在該循環(huán)水槽與冰水槽之間軟管上的滾壓泵)：通過(guò)人機(jī)界面向可編程序控制器輸入循環(huán)水槽的設(shè)定溫度——溫度值A(chǔ)，即循環(huán)水槽向外輸出與人體進(jìn)行冷熱交換的水的溫度；溫度傳感器測(cè)量循環(huán)水槽內(nèi)水溫得到溫度值B，將溫度值B的信號(hào)傳輸至可編程序控制器，可編程序控制器對(duì)溫度值A(chǔ)和溫度值B進(jìn)行對(duì)比。

當(dāng)循環(huán)水槽的溫度值大于設(shè)定溫度時(shí)，即溫度值A(chǔ)小于溫度值B時(shí)，可編程序控制器控制滾壓泵的電動(dòng)機(jī)工作，滾壓泵通過(guò)軟管從冰水槽調(diào)冰水至循環(huán)水槽，在冰水槽向循環(huán)水槽調(diào)冰水的過(guò)程中，循環(huán)水槽內(nèi)高度大于溢流孔高度的水會(huì)通過(guò)流通管道溢流回冰水槽；當(dāng)循環(huán)水槽內(nèi)水的溫度值接近溫度值A(chǔ)時(shí)，可編程序控制器使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度降低，以降低滾壓泵的流速，防止過(guò)調(diào)，直至循環(huán)水槽溫度與溫度值A(chǔ)相等。

當(dāng)循環(huán)水槽的溫度值小于設(shè)定溫度時(shí)，即溫度值A(chǔ)大于溫度值B時(shí)，可編程序控制器控制該循環(huán)水槽內(nèi)的電加熱器進(jìn)行加熱，當(dāng)循環(huán)水槽內(nèi)溫度值接近溫度值A(chǔ)時(shí)，通過(guò)不同時(shí)段的點(diǎn)加熱，以防止超溫(如果超溫可通過(guò)調(diào)用冰水槽中的冰水來(lái)中和降溫)，直至循環(huán)水槽內(nèi)的溫度值與溫度值A(chǔ)相等。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的三槽式冷熱交換水箱進(jìn)行詳細(xì)討論。當(dāng)患者體重為80Kg時(shí)，在冰水槽內(nèi)放入15～18Kg的冰(0℃)和10升左右的水即可滿足心臟外科停跳手術(shù)中降低人體新陳代謝的目的。(理論上需要9.52Kg的冰，考慮到冰的融化會(huì)損失一部分熱量，因此實(shí)際使用的冰比理論上需要的冰要多)。三槽式冷熱交換水箱將傳統(tǒng)冷熱交換水箱的制冷設(shè)備壓縮機(jī)改進(jìn)成冰水槽(即冰塊制冷)，使三槽式冷熱交換水箱中所有與水接觸的部分成為一次性用品，從根本上消除了細(xì)菌產(chǎn)生的可能。

以上對(duì)本實(shí)用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本實(shí)用新型的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。