用于心脏外科停跳手术的冷热交换水箱的制作方法

本实用新型属于医疗设备领域，具体来说涉及一种用于心脏外科停跳手术的冷热交换水箱。

背景技术：

在心脏外科停跳手术中，因为心脏处于停止跳动状态但是身体内的血液循环和氧合作用不能停止，所以必须实行体外血液循环。目前被广泛使用于临床的是人工心肺机系统，它是由血泵一组、冷热交换水箱和监护器等配合一次性用品——氧合器及管路组成，其中，血泵提供动力，使身体内的血液在串联有氧合器的闭环中流动。

由于人工血液循环与人的自然血液循环存在相对差别，如果手术过程较长，这种差别可能使人的器官产生损伤(特别是脑组织，可因为缺氧而产生损伤)。为了减少这样的损伤，必须降低人体的新陈代谢水平，减少人体对氧的需要，这样就相对的保护了人体器官。在心外科停跳手术中，冷热交换水箱向氧合器的闭环回路中提供冷水或热水，冷水或热水在氧合器中与血回路进行冷热交换(氧合器中的水回路和血回路是隔离的，通过隔离界面进行热交换)，在手术开始时，用冷水对血液进行降温；在手术结束时，用热水对血液进行升温。监护器采集被手术者的各项体征及其它体外循环中的重要数据，使循环处于正常运转，这样基本构成了一个体外循环的过程。

目前，世界上使用最多的冷热交换水箱为德国某一品牌的水箱，该水箱由两个水槽、压缩机、电加热管及控制电路组成，其中，两个水槽分别为a水槽和b水槽。如图3所示，a水槽和b水槽均安装有压缩机8和电加热管，压缩机的制冷管保持制冷状态，通过控制电加热管的工作时间来使a水槽和b水槽达到水温要求，a水槽提供两个相同温度的输出水回路——第一回路和第二回路；b水槽提供第三回路。第三回路的水温与第一回路和第二回路的水温不同，即该水箱向外输出具有两个不同水温的三个回路。

第一回路串联有氧合器，第二回路串联有变温毯，第三回路为心脏停搏液回路，其中，第一回路通过输出的冷水或热水在氧合器中与血回路进行冷热交换，在手术过程中以降低或升高患者血液温度；第二回路通过变温毯辅助患者对其体温进行升降；第三回路用于降低被手术患者的心脏温度，以保护心肌。

但是，瑞士监管部门最先发现(后经欧盟及各国监管部门证实)：目前全世界所使用的热交换水箱存在隐患。因为热交换水箱是在手术室内循环使用，一次手术结束后，热交换水箱内仍存在水，剩余的水会滋生大量致病细菌；除此之外，用于使热交换水箱向外输出水的水泵也会因为接触水而产生细菌。最重要的是，产生的细菌在水循环过程中会通过水泵和压缩机的风扇扩散到了空气中，从而进入被手术者开放状态的胸腔内。

目前，已经有报告印证了上述观点。有报告称(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)，多个发生感染的患者在心脏外科停跳手术中均使用了同一个来自德国生产商生产的热交换水箱。还有文章(Public Health England，出版物网关号码为2015394)不但公开报道“体外循环和ECMO(extracorporeal membrane oxygenation)过程中冷热交换水箱会产生带菌的气雾，并对患者造成感染”，而且该文章还暗示感染的细菌为结核杆菌。也有文献报道称( T,Klassen S,Jonas D,et al.Heater-cooler units:contamination of crucial devices in cardiothoracic surgery.[J].Journal of Hospital Infection,2016.)，发现了多例分支杆菌嵌合体严重感染的病例，且这些患者的感染发生在接受了开胸手术后的数月或数年。

针对于上述发现，冷热交换水箱生产商提出了各种灭菌的方法。例如：紫外线杀菌、药物杀菌和过滤水等方法，但是，采用紫外线杀菌、药物杀菌和过滤水后，虽然细菌数量能立刻减少，但是经过一定时间，细菌数量就恢复到杀菌前的水平，且此时的细菌具有一定抗体。因此，灭菌的方法并不能彻底解决问题。

冷热交换水箱产生细菌的根本原因是水，与水接触过的物品，在水环境就会产生细菌，因此，将在工作中一切与水有接触的部分转换成一次性用品成为解决问题的关键。但是，传统冷热交换水箱的水槽固定安装有压缩机，压缩机的制冷管伸入水槽的内部进行制冷，每次手术后将冷热交换水箱与压缩机一同作为一次性用品进行更换成本巨大，无法进行大规模应用；而将制冷管进行切割以分离压缩机又需要进行加氟，导致在现实中不可行。

为解决上述问题，我们曾试图用二氧化碳液体汽化制冷、液氮制冷和干冰制冷取代压缩机，以提高冷热交换水箱成为一次性用品的应用性，但是，结果都不理想。二氧化碳液体汽化制冷需要以二氧化碳液态瓶为载体，手术时二氧化碳液态瓶需放置在手术室内，换瓶工作量大且易造成危险；除此之外，由于二氧化碳液体在瓶出口处已汽化，汽化后的二氧化碳降低水温的效率极低。利用液氮制冷的效率虽然高，但液氮的保存和操作非常困难，在操作过程中易造成冻伤。采用干冰降温不但具有成本高的问题，而且干冰不易储存和运输，在保存中，干冰因温度上升会产生大量的二氧化碳气体，保存容器的压力增高，易发生爆炸，产生危险。

因此，上述方法均不能彻底解决问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于心脏外科停跳手术的冷热交换水箱，该冷热交换水箱所有与水接触的部分成为一次性用品，从根本上消除了细菌产生的可能。

本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现的。

一种用于心脏外科停跳手术的冷热交换水箱，包括：冰水槽、循环水槽、滚压泵、流通管道和用于将冰水槽内水排入所述循环水槽的软管，所述软管上安装有所述滚压泵，所述循环水槽内安装有加热装置，在所述循环水槽的侧壁上形成有一溢流孔，所述溢流孔与所述流通管道的一端连接，所述流通管道的另一端与所述冰水槽连接，用于将所述循环水槽内高度超过所述溢流孔的水溢流回所述冰水槽。

在上述技术方案中，所述加热装置为电加热器。

在上述技术方案中，还包括：电控系统，所述电控系统包括：可编程序控制器、电动机、温度传感器和人机界面，所述温度传感器安装在循环水槽内，所述电动机驱动所述滚压泵，所述可编程序控制器分别与所述电动机、电加热器、放大器和人机界面电连接，所述放大器与所述温度传感器电连接。

在上述技术方案中，所述软管的一端口从冰水槽的上端面伸入该冰水槽内。

在上述技术方案中，所述软管的另一端口从循环水槽的上端面伸入该循环水槽内。

相比于现有技术，本实用新型的冷热交换水箱将传统冷热交换水箱的制冷设备压缩机改进成冰水槽(即冰块制冷)，使冷热交换水箱所有与水接触的部分成为一次性用品，从根本上消除了细菌产生的可能。

附图说明

图1为本实用新型的用于心脏外科停跳手术的冷热交换水箱的结构示意图；

图2为本实用新型的用于心脏外科停跳手术的冷热交换水箱的电控系统；

图3为现有技术的用于心脏外科停跳手术的冷热交换水箱的结构示意图。

其中，1：电加热器 2：循环水槽 3：温度传感器 4：滚压泵

5：软管 6：冰水槽 7：流通管道 8：压缩机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的用于心脏外科停跳手术的冷热交换水箱进行详细说明。

如图1～2所示，包括：用于接收制冰装置冰水混合物的冰水槽6、用于向外排水(与人体或血液)进行冷热交换的循环水槽2、滚压泵4、流通管道7、电控系统和用于将冰水槽6内水排入循环水槽2的软管5，软管5上安装有滚压泵4，软管5的一端口从冰水槽6的上端面伸入该冰水槽6内，软管5的另一端口从循环水槽2的上端面伸入该循环水槽2内。

循环水槽2内安装有2个电加热器1(每个电加热器1的功率为1200W)，2个电加热器1分别安装在循环水槽2相对的两个侧壁上。在循环水槽2的侧壁上形成有一溢流孔(图中未示出)，溢流孔与流通管道7的一端连接，流通管道7的另一端与冰水槽6连接，用于将循环水槽2内高度超过溢流孔的水溢流回冰水槽6，从而保持循环水槽2内的液面一定。

电控系统包括：可编程序控制器、电动机、温度传感器3和人机界面，可编程序控制器可以为PLC；温度传感器3安装在循环水槽2内，电动机驱动滚压泵4，可编程序控制器分别与电动机、电加热器1、放大器和人机界面电连接，放大器与温度传感器3电连接。其中，在电动机与可编程序控制器之间的电路上安装有电机驱动器。

本实用新型的冷热交换水箱的工作工程为：在心脏外科停跳手术前，在冰水槽内一次性放入足够的冰和水，在循环水槽内放入水。通过人机界面向可编程序控制器输入循环水槽的设定温度——温度值A，即循环水槽向外输出与人体进行冷热交换的水的温度；温度传感器测量循环水槽内水温得到温度值B，将温度值B的信号传输至可编程序控制器，可编程序控制器对温度值A和温度值B进行对比。

当循环水槽的温度值大于设定温度时，温度值A小于温度值B时，可编程序控制器控制电动机工作，滚压泵通过软管从冰水槽调冰水至循环水槽，在冰水槽向循环水槽调冰水的过程中，循环水槽内高度大于溢流孔高度的水会通过流通管道溢流回冰水槽；当循环水槽内水的温度值接近温度值A时，可编程序控制器使电动机的旋转速度降低，以降低滚压泵的流速，防止过调，直至循环水槽温度与温度值A相等。

当循环水槽的温度值小于设定温度时，即温度值A大于温度值B时，可编程序控制器控制电加热器进行加热，当循环水槽内温度值接近温度值A时，通过不同时段的点加热，以防止超温(如果超温可通过调用冰水槽中的冰水来中和降温)，直至循环水槽内的温度值与温度值A相等。

下面结合具体实施例对本实用新型的冷热交换水箱进行详细讨论。

在心脏外科停跳手术中，用本实用新型的冷热交换水箱降低患者的体温(水占人体重量的70％)，当患者体重为80Kg时，在冰水槽内放入15～18Kg的冰(0℃)和10升左右的水即可实现将该患者体温由37℃降低至20℃(理论上需要9.52Kg的冰，考虑到冰的融化会损失一部分热量，因此实际使用的冰比理论上需要的冰要多)。冷热交换水箱将传统冷热交换水箱的制冷设备压缩机改进成冰水槽(即冰块制冷)，使冷热交换水箱所有与水接触的部分成为一次性用品，从根本上消除了细菌产生的可能。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。