Искусственный клапан сердца и способ его изготовления

 

1. Искусственный клапан сердца, содержащий корпус с канавкой для манжеты и с центральной стойкой, шариковые запирающие элементы и ограничители хода последних, отличающийся тем, что, с целью уменьшения тромбообразования, каждый ограничитель хода выполнен в виде закрепленной в корпусе изогнутой несущей стойки с расположенными на ее верхнем конце двумя изогнутыми в сторону корпуса стержнями, при этом высота центральной стойки составляет 3/4 диаметра запирающего элемента. 2. Способ изготовления искусственного клапана сердца, заключакадийся в вытачивании и полировании отдельных деталей клапана, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода материала, из металлических заготовок выполняют отдельно корпус клапана с канавкой для манжеты и с центральной стойкой и ограничители хода запирающего элемента, -( которые изгибгиот по шаблонам и встав ляют в отверстия в корпусе, после (Л чего со стороны канавки лазерной сваркой соединяют их с корпусом, зас тем в местах контакта ограничителей хода с корпусом методом плазменного напыления наносят слой-металла, из которого изготовлен корпус. ф 4 IQI 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН 3(5D A 61 F 1 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н . ABTOPGMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3323161/28-13 (22) 23.07.81 (46) 07.04.83. Бюл. Р 13 (72) Е.Ф. Белов, В.М. Белова, О.Н. Бушмарин, В.Н. Зубцовский, П.И. Орловский, Н.А. Орловская, В.И. Турбин и Т.М. Чуриковская (53) 615.475(088.8)

;(56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 452340, кл. А 61 F 1/22, 1974 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2587053/28-13, кл, A 61 F 1/22, 1978 ° (54) ИСКУССТВЕННЬЙ КЛАПАН СЕРДЦА

И СПОСОБ Е1 О ИЗРОТОВЛЕНИЯ. (57) 1. Искусственный клапан сердца, содержащий корпус с канавкой для манжеты и с центральной стойкой, шариковые запирающие элементы и ограничители хода последних, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения тромбообразования, каждый ограничитель хода выполнен в виде закрепленной в корпусе изогнутой

„„SU„„1009458 A несущей стойки с расположенными на ее верхнем конце двумя изогнутыми в сторону корпуса стержнями, при этом высота центральной стойки составляет 3/4 диаметра запирающего элемента.

2. Способ изготовления искусственного клапана сердца, заключакуцийся в вытачивании и полировании отдельных деталей клапана, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения расхода материала, из металлических заготовок выполняют отдельно корпус клапана с канавкой для манжеты и с центральной стойкой и ограничители хода запирающего элемента, которые изгибают по шаблонам и встав-Щ ляют в отверстия в корпусе, после чего со стороны канавки лазерной сваркой соединяют их с корпусом, saтем в местах контакта ограничителей хода с корпусом методом плазменного напыления наносят слой-металла, из .. Я которого изготовлен корпус.

1009458

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к искусственным клапанам сердца.

Известен искусственный клапан сердца, содержащий шариковый запирающий элемент и седло, имеющее в плане овальную форму (1).

Недостатками этого клапана являются инерционность запирающего элемента и большие массогабаритные характеристики.

Это приводит к травме форменных элементов крови, тромбообразованию (и вследствие больших габаритов клапана к снижению ударного объема сердца.

Известен также искусственный клапан сердца, содержащий корпус с канавкой для манжеты и с центральной стойкой, шариковые запирающие элементы и ограничители хода последних.

Кроме того, известен способ изготовления искусственного клапана сердца, заключающийся в вытачивании и полировании отдельных деталей клапана (.2).

Недостатками этого клапана и способа изготовления его является накопление тромбов в зоне сопряжения центральной стойки со стержнями ограничителей хода, а также большой процент отходов материала при изготовлении клапана.

Целью изобретения является умень-1 шение тромбообразования, а также уменьшение расхода материала при изготовлении клапана.

Цель достигается тем, что в искусственном клапане сердца, содержащем корпус с канавкой для манжеты и с центральной стойкой, шариковые запирающие элементы и ограничители хода последних, каждый ограничитель хода выполнен в виде закрепленной в корпусе изогнутой несущей стойки и расположенными на ее конце двумя изогнутыми в сторону корпуса стержнями, при этом высота центральной стойки составляет 3/4 диаметра запирающего элемента.

Кроме того, цель достигается тем, что способ изготовления искусственного клапана, заключающемуся в вытачивании и полировании отдельных деталей клапана, из металлических заготовок выполняют отдельно корпус клапана с канавкой для манжеты и с центральной стойкой и ограничители хода запирающего элемента, которые изгибают по шаблонам и вставляют в

Отверстия в корпусе, после чего со стороны канавки, лазерной сваркой соединяют их с корпусом, затем в месте контакта ограничителей хода с корпу- сом методом плазменного напыления наносят слдй металла, из которого изготовлен корпус.

10 5,де платы треугольной формы со скруг ленными углами или платы круглой

25

ЗО

На фиг.1 показан искусственный клапан сердца; на фиг.2 — то же, вид сбоку; на фиг.3 — то же, вид сверху; на фиг.4 — корпус клапана с центральной стойкой, .вид сверху; на фиг.5 — разрез A-A на фиг.4; на фиг.б — заготовка несущей стойки ограничителя хода запирающего элемента, развертка; на фиг.7 — ограни. читель хода запирающего элемента, вид сверху; на фиг.8 - вид по стрел ке Б на фиг.7; на фиг. 9 — вид по стрелке В на фиг.7.

Искусственный клапан сердца содержит корпус 1, изготовлвнный в виформы, имеющей центральную стойку 2 и три несущие стойки 3. В корпусе 1 имеются три проходных отверстия 4 и три отверстия 5 для установки несущих стоек 3. В корпусе 1 предусмотрена канавка б для установки манжеты, при помощи которой клапан при имплантации пришивается к фиброзно" му кольцу сердца. Запирающие элементы 7 искусственного клапана сердца выполнены в виде трех шариков, изготовленных из силиконового каучука, например СКТВ-1.

В открытом положении запирающие элементы 7 смещены относительно проходного отверстия 4 на угол Ы о

= 15-30 за счет смещения несущей стойки 3 на величину 5 в линейном измерении (см. фиг. 2) .

На верхнем конце несущей стойки расположены изогнутые в сторону корпуса стержни 8. Окончания стержней не доходят до корпуса 1 на величину

4И

Несущая стойка 3 на нижнем конце имеет направляющую 9 и прилив 10 (см.фиг.б) .

На фиг. 4 показан корпус 1 высотой Q с центральной стойкой 2 и тремя проходными отверстиями 4. На периферии, корпуса 1 имеются три отверстия 5 для установки несущих стоек 3 (co стержнями 8), которые разнесены между собой на 120 и наклонены на угол О .относительно оси проходного отверстия 4.

На фиг. 5 показан разрез A-A корпуса 1. Центральная стойка 2 имеет высоту 3/4 диаметра запирающего элемента 7, т.е. Н,-М = 3/4 в . Проходные отверстия 4 выполнены по образующей

Р. для плотного прилегания шариков 7 к корпусу 1 и создания обтекаемой поверхности, а также исключения заклинивания запирающих элементов.

На фиг.б показана заготовка несущей стойки 3 с плавным переходом в виде прилива 10 у направляющей 9 с расходящимися в противоположные сто1009458 4. роны стержнями 8. Стержни 8 имеют конусность к окончаниям.

На фиг.. 7, 8 и 9 показана несУщая стойка 3. с плавным переходомприливом 10 и со стержнями 8, устанавливаемыми в отверстия 5 корпу,са 1.

Стержни 8 изогнуты по радиусу „,, определяемому по формуле

Р=1 +—

N3r Ю 2 с У где R — радиус запирающего элемента (шарика) 1 дс — диаметр стержня 8; д - зазор между шариком и стержнем 8 для обеспечения свободного хода запирающего элемента 7. д" Ь1+ах1

+< дш+диъг .где.Ь, -. допуск на радиус шарика

ЬН - допуск на иэгиб1

Ь - допуск, опРеделяемый условием свободного перемещения шарика без сопротивления трения, например 0,2-0,4 мм.

Кроме того, несущая стойка 3 изог. нута в сторону от своей оси на угол

О 15-30

Несущая стойка 3 имеет прилив 10, профиль которого выбирается из условия безотрывного обтекания потоком . крови.

Фиг. 1-3 поясняют взаимосвязь всех элементов конструкции искусственного сердечного клапана при его ,работе.

При повышении давления в области перед клапаном шарики 7 выходят из отверстий 4 корпуса 1, перемещаясь вдоль изогнутых стержней 8. При .вытекании крови из проходных (гидродинамических) отверстий 4 возникает несимметричное обтекание шариков 7 (запирающих элементов), смещенных в сторону, в область гидродинамической тени, образованной перегородками корпуса 1 между гидродинамическими отверстиями 4. В результате несимметрии обтекания происходит отклонение потока в сторону, что при наличии трех шариков приводит к закрутке по.тока. Вызванная закрутка потока яв-: ляется функционально необходимой для оптимального режима работы сердца. Поскольку поток, протекающий через клапан, обтекает каждый шарик несимметрично, возникает сила, которая приводит не только к поступатель,ному, но и вращательному перемещению шариков. Такбе вращение шариков обеспечивает их равномерный износ, а также очищает ограничители хода (центральную стойку 2, несущие стойки 3, стержни 8, а также места их сочле5

30 нений) от возможных рромбонакоплЕний.

Запирающие элементы смещены относительно оси проходных отверстий на . величину g i например 6 = (0 2-0 4Иш (мм), или на угол . = 15-30 . При этом шарики 7 частично располагаются в области гидродинамической тени, образованной перегородками между отверстиями 4 в корпусе 1 клапана.

После окончания рабочего цикла за клапаном возникает повышенное давление, что приводит к быстрому возвращению шариков 7 в отверстия 4, и клапан закрывается.

В закРытом состоянии клапана.каждый из трех шариков 7 располагается в своем гидродинамическом отверстии

4 и плотно его закрывает. Плотному прилеганию запирающего элемента способствует профиль образующей М проходного отверстия.

Стержни 8 не доходят до корпуса

1 на величину $ ñ 0,5 радиуса шарика .7, поэтому кровь, вытекая из гидродинамических отверстий 4, не встречает на пути своего движения препятствия и плавно обтекает стержни 8.

Этому способствует также и сужение стержней 8 к окончанию. В свдзи с наличием изогнутости стержней 8

30 шарики 7, смещаясь в сторону на угол от оси проходных (гидродинамических} отверстий 4, способствует лучшему обтеканию клапана. Перечисленные факторы в виде создания условий плав

35 ного натекания крови на стержни 8, а также отсутствие центральной зоны создают условия, снижающие гидродинамическое сопротивление и уменьшающие тромбообразование по сравнению

40 с известными клапанами. Кроме того, в предлагаемом клапане вследствие меньшей инерционности запирающих элементов и меньшего их хода уменьшена травма форменных элементов кро45 ви»

Несимметричное обтекание шариков

7 приводит к возникновению за клапаном потока крови, закрученного по часовой стрелке; что соответствует оптимальной структуре потока в сердце с естественными клапанами.

Лабораторные испытания показали, что угол закрутки потока за клапаном составляет 15-30 и близок к естественному. указанный угол закрутки потока получен в результате смещения

:шариков 7 в .плоскости корпуса 1. Ве личины смещения шариков 7 получены экспериментальным путем. Исходя из этого, ход шариков 7 от плоскости

60 корпуса 1 вдоль стержней 8 соответ ствует оптимальному значению, обеспечивающему минимальное сопротивление клапана и оптимальную закрутку потока. Выбранное количество шари65 ков, равное трем, также является оп- .

1009.458 тимальным, так как меньшее количество шариков 7 не обеспечивает необходимой полезной закрутки потока крови, а применение количества шариков 7 более трех приводит к резкому возрастанию гидродинамического сопро- S тивления клапана, к,тромбообразова-нию.

Фиг.4 — 9 поясняют способ изготовления искусственного клапана сердца. На токарном станке вытачивается:. 10 корпус 1 с центральной стойкой 2, тремя проходными отверстиями 4 со скругленными кромками под углом 120 по отношению одного к другому, à На перифеРии коРпУса 1 высверливаются 5. три отверстия 5 для установки несущих стоек 3 со стержнями 8. В корпусе 1 вытачивается канавка 6 для уста новки манжеты. Из заготовки вырезают, например, на электроискровом.станке, оснащенном фотокопировальной головкой или другим видом электроэрозионной обработки, или штампуют несущие стойки 3 со стержнями 8 с плавным переходом 10 и направляющей 9. В даль нейшем вырезанные несущие стойки 3 обрабатываются до 0,16, например, электрополированием. Изгиб нужного профиля стержней 8 осуществляется последовательно по угловому и ради,усному шаблонам при помощи штампа с возможным формообразованием. Затем несущие стойки 3 со стержнями 8 вставляются по направляющим 9 в отверстия 5 корпуса 1 и со стороны канавки б для размещения манжеты лазерной сваркой соединяют их с корпусом

1. В местах соединения несущих стоек

3 с корпусом 1 со стороны центральной стойки 2 методом плазменного напыления наносят слой металла, из которого изготовлен корпус 1, для придания эрозионной стойкости конструкции клапана.

Указанные особенности изготовления предлагаемого искусственного кла. пана позволяют значительно снизить отход материала и трудоемкость изготовления, так как позволяют применить в производстве автоматы с программным управлением, штампы и приспособления.

Перечисленные качества клапана, а также уменьшение зон тромбонакопления за счет плавного перехода несущей стойки и освобождения централь. ной зоны, снижение механической травмы форменных элементов крови приводят к снижению гемолиза и тромбообразования, что способствует в целом снижению послеоперационных осложнений и улучшению результатов протезирования.

Рид P

Вид У

Фиг. Р

Фиг. У

Составитель- Е. Годин

Редактор О. Юркова Техред Т Фанта, Корректор М. Демчик

Заказ 25 37/4 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4