بخشی از مقاله
چكيده –
در اين مقاله، طراحي يك سايكلر - Cycler - ارائه شده كهميتواند بهصورت هوشمند روشهاي مرسومCCPD، IPD، +PD و TIDAL دياليز صفاقي را با استفاده از كيسه سرم توليد شده در داخل كشور انجام دهد. پمپ سرم سايكلر ساختهشده در عين سادگي دقت بالايي دارد. در طراحي اين پمپ از مكانيزم Direct drive استفاده شده كه استهلاك پايين و قابليت اطمينان بالايي داشته و نياز به نگهداري خاصي ندارد. براي راحتي بيشتر بيمار، سايكلر طراحي شده دماي محلول دياليز را قبل از تزريق با دماي بدن بدن تنظيم ميكند. ابعاد كلي دستگاه طراحي شده 400 × 290 × 190 است كه نسبت به موارد تجاري مشابه فضاي كمتري اشغال ميكند.
دستورالعمل مراحل درمان و بروز خطاهاي احتمالي از طريق رابط كاربري به بيمار اطلاع داده ميشود. در صفحه نمايش دستگاه، روشهاي حل خطاهاي احتمالي نيز به بيمار اطلاع داده ميشود و نياز به حضور پرستار را تا حد زيادي كاهش ميدهد. قيمت سايكلر طراحي شده نسبت به برندهاي تجاري مشابه خود بسيار پايينتر است و گزينه مناسبي براي تمام بيماراني است كه نميتوانند از عهده هزينههاي سرسامآور سايكلرهاي Baxter و Fresenius و سرمهاي مصرفي آن برآيند.
١- مقدمه
امروزه افراد زيادي درگير نارساييهاي كليوي هستند. از استراتژيهاي جايگزيني كليه در بيماران مبتلا به نارسايي كليه ميتوان به دياليز صفاقي يا - PD - Peritoneal dialysis اشاره كرد. اين روش براي بيماراني كه در صف پيوند كليه ه ستند و يا به دلايلي ]١[ نميتوانند از همودياليز استفاده كنند، مناسب است.
صفاق كه در شكل ١ نمايش داده شده است، پردهاي متشكل از يك بافت همبند نيمهتراوا - ممبران صفاق - كه معده و طحال و كبد و رودهها را تحت پوشش قرار داده است. خونرساني اين عضو بسيار بالاست و براي تصفيه مواد زائد و آب اضافي از خون، ايده آل هست.
در اين روش سرم دياليز از طريق كاتتر قرار داده شده در شكم بيمار - شكل ٢ - به داخل حفره صفاق تزريق مي شود. براي جذب سموم خون و تبادل الكتروليتها و مواد زائد اين سرم براي مدت معيني در حفره صفاق باقي ميماند و در پايان پس از مدتي معين، سرمي كه حال شامل اوره و كراتينين و ... است، تخليه - drain - ميشود. هر پروسهاي كه به اين شكل انجام ميپذيرد، تحت عنوان دياليز صفاقي - PD - دستهبندي ميشود
به دستگاههايي كه روش درماني دياليز صفاقي را انجام ميدهند، سايكلر - Cycler - ميگويند.
شكل ١: غشاء نيمهتراوا كه در آن خون با رنگ سرخ - سمت چپ - ، سرم دياليز با رنگ آبي - سمت راست - و غشاء با رنگ زرد - وسط - نشان داده شده است.
شكل ٢: قسمتهاي ١-حفره صفاق، ٢-كاتتر و ٣- ممبران صفاق
اين سايكلرها به صورت انحصاري توسط دو شركت آمريكايي Baxter و Fresenius توليد ميشوند. عليرغم قيمت بالاي آن، كاملاً مصرفي طراحي شدهاند و هزينههاي ديگري بابت خريد مجموعههاي يكبار م صرف سرم و اتصالات - Disposable Sets - به بيمار تحميل ميشود
در ايران، تنها شركت داروسازي ثامن كيسه سرم اين نوع دياليز را توليد ميكند كه براي دستگاههاي توليد شده توسط دو شركت فوق غيرقابل استفاده بوده و تنها به صورت دستي استفاده ميشود. بنابراين در حال حاضر بيمار يا سرپرست بيمار به صورت دستي كنترل مقدار سرم وارد شده به شكم و زمانبندي لازم را انجام ميدهند كه اين موجب مشكلات فراوان و صرف وقت است.
در اين مقاله به طراحي يك د ستگاه سايكلر سازگار با سرم دياليز توليد شده در داخل كشور پرداخته شده است. در ادامه ا صول اوليه، جنبههاي فني، چالشها، نوآوريها و مزاياي سايكلر طراحي شده بر مبناي سرمهاي دياليز توليد شده ثامن مورد بررسي قرار ميگيرد.
٢- سايكلر PD
هدف ا ستفاده از سايكلر، انجام دياليز امن و مؤثر به صورت خودكار ا ست. چراكه اين پرو سه اغلب در شب و در زماني انجام ميپذيرد كه بيمار خواب است. بدين منظور سايكلر دقت حجمي و زمانبندي را براي ه ماه نگ كردن حجم تزريق، م قدار نرخ جريان، زمانهاي dwell و drain و مقدار last fill تركيب ميكند و ميتواند در صورت بروز هر م شكلي در روند درمان با ه شداري مناسب به بيمار اطلاع دهد. براي اطمينان از درستي انجام پروسه drain، سايكلر مقدار اولترافيلتراسيون - UF - را در هر تبادل اندازه ميگيرد
در شكل ٣ سايكلر طراحي شده و اجزاي اصلي آن مشاهده ميشود. ابعاد كلي دستگاه ميباشد و شامل اجزاي زير است:
مجموعه سينيهاي سرم
كيسه سرم - solution bag -
مجموعه پمپ و موتور مجموعه كنترلر و رابط كاربري تغذيه و درايو موتورها
در ادامه اين بخش، اجزاي سايكلر طراحي شده به تفصيل شرح داده شده است.
شكل ٣: سايكلر طراحي شده: ١- LCD، ٢- پمپهاي سايكلر، ٣- سيني سرم١ و ٤- سيني سرم٢
٢-١ كيسه سرم
در شكل ٤ كيسههاي سرم دياليز توليد شده در شركت داروسازي ثامن مشاهده ميشود. سايكر طراحي شده ميتواند با استفاده از اين سرم به صورت هوشمند روشهاي مرسوم APD، CCPD، IPD، +PD و TIDAL دياليز صفاقي را به خوبي انجام دهد.
در نمونه خارجي كي سه سرم، ق سمتي از پمپ مايع در خود كيسه تعبيهشده كه عمل پمپاژ را تسهيل ميكند ]٥،٤.[ در صورت امكان تغيير در بستهبندي سرم، ميتوان با نوآوريهايي همچون مجتمع كردن پمپ و هيتر، عملكرد سايكلر طراحي شده را بيش از پيش بهينه كرد.
٢-٢ مجموعه سيني سرم
سايكلر طراحي شده داراي دو سيني ميبا شد. در شكل ٥ سيني١ ديده ميشود. به منظور ايجاد احساس راحتي در بيمار اين سيني دماي كي سه سرم دياليز را قبل از تزريق در مدت ٢٠ دقيقه به بازه دمايي ٣٥ تا ٣٧ درجه سانتيگراد - دماي بدن -
شكل ٤: سرم ٢٠٠٠ ميليليتري توليد شده در شركت داروسازي ثامن: ١- كيسه حاوي سرم دياليز ٢- كيسه تخليه سرم از بدن
شكل ٥: مجموعه سيني ١ سرم: ١- المنت، ٢- سنسور وزن، ٣- ديواره
شكل ٧: نماي از بغل سيني و اتصال آن به سكو و سكو به لودسل:
نگهدارنده سرم، ١- سكو به ضخامت ٥ ميليمتر، ٢- load cell و ٣- بستر المنتها ٤- سنسور غير تماسي دما و ٥- سنسور تماسي دما
سنسور دماي غير تماسي تعبيه شده در سيني كه يك سنسور مادونقرمز GY-MCU90615V2 است، دماي سرم دياليز را به كنترلر گزارش ميكند. دماي سيني نيز توسط سنسورهاي دماي تماسي LM35 اندازه گرفته ميشود.
دماي سيني مانند دياگرام نشان داده شده در شكل ٦ به شيوه PID كنترل خواهد شد. براي اندازهگيري مقدار سرم تزريقشده و جلوگيري از پر شدن بيش از حد كيسه صفاق ] - Overfill - ٦[، وزن سرم دياليز توسط لودسل تعبيه شده در آن به كنترلر گزارش ميشود و كنترلر توسط الگوريتمهايي كه برنامهريزي شده مانع از پر شدن بيش از حد كيسه صفاق ميشود.
سيني ٢ سرم نيز براي كيسه سرم دياليز تخليه شده از بدن تعبيه شده است كه تنها داراي سنسور وزن است. چرا كه دماي سرم برگشتي مهم نبوده و تنها مقدار سرم تخليه شده از بدن براي محاسبه اولترافيلتراسيون - UF - نياز است ]٢.[ همچنين براي جلوگيري از دردهاي ناشي از تخليه اضافه - Drain Pain - ]٦[ سايكلر طراحي شده وزن سرم تخليه شده از بدن را چك ميكند. همانطور كه در شكل ٧ مشاهده ميشود مجموعه سيني از طريق يك سكو به لودسل - load cell - متصل است
شكل ٦: بلوك دياگرام كنترل دماي سيني و سرم
بستر براي قرارگيري المنت در نظر گرفته شده است.
با توجه به نوع طراحي بدنه، اين سيني نبايد تغيير فرم و جابجايي دا شته با شد. در شكل ٨ مدل طراحي شده در نرمافزار Solidworks، تو سط نرمافزار تجاري Abaqus شبيه سازي شده است. رفتار آن به روش تحليل و آناليز اجزاي محدود بررسي گرديده است. ملاحظه ميشود كه مدل سيني با استفاده از جزهاي محدود مثلثي مش بندي شده است و تحليل الاستو پلاستيك صورت گرفته است.
بيشترين تمركز تنش را در اطراف تكيهگاهها داريم كه مقدار آن ١٨٣ پاسكال است. جنس سيني، آلومينيوم ميباشد. بسته به نوع آلياژ آلومينيوم، تنش تسليم آن بين ٥٥ تا ٢٩٠ مگاپاسكال تغيير ميك ند. در نتي جه نگراني از جا نب تغيير فرم دادن آن نيست.
٢-٣ مجموعه پمپ و موتور
در اين دستگاه، پمپ وظيفه انتقال سرم به بدن و سرم داخل بدن به كيسه دورريز را دارد. استريل بودن مايع سرم در حين كار
شكل ٨: توزيع تنش در اطراف تكيه گاه ها به ازاي وارد كردن نيروي ٢٠ نيوتون در لبه سيني
