Роликовый насос крови

 

РОЛИКОВЫЙ НАСОС КРОВИ,содержащий последовательно соединенные насосную головку, редуктор, двигатель постоянного тока, регулятор, а также формирователь тахометрической обратной связи, причем один из вьзходов двигателя поступает на вход формирователя тахометрической обратной связи, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования объемной скорости кровотока, блок управления дополнительно снабжен преобразователем ток-напряжение, сумматором, функциональным преобразователем, источником опорного напряжения, разностным устройством, причем вход npe-f образователя ток-напряжение подсоединен к якорной обмотке двигателя постоянного тока, а его выход - к одному из входов функционального преобразователя и сумматора, другой вход сумматора соединен с выходом функ- . ционального преобразователя, на другой вход которого подан выход источника опорного напряжения, выход сумматора соединен с одним из входов разностного устройства, другйй вход Щ которого соединен с выходом (Л вателя тахометрической обратной связи , выход разностного устройства соединен с входом регулятора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Ц5Р A 61 М 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ишббмаюессквв савв

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3537632/28-13 (22) 17.12.82 (46) 23.11.84.Бюл. 9 43 (72) С.Б.Арсеньев, Л.С.Локшин и О.В.шмырков (71) Всесоюзный научный центр хирургии AMH СССР (53) 615.475(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Ю 937251, кл. А 61 М 1/00,1982. (54)(57) РОЛИКОВЫЙ НАСОС КРОВИ,содержащий последовательно соединенные насосную головку, редуктор, двигатель постоянного тока, регулятор, а также формирователь тахометрической обратной связи, причем один из выходов двигателя поступает на вход

ФормирОвателя тахометрической обратной связи, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования объемной

„„SU„„4978 А скорости кровотока, блок управления дополнительно снабжен преобразователем ток-напряжение, сумматором, Функциональным преобразователем, источником опорного напряжения, разностным устройством, причем вход пре образователя ток-напряженне подсоединен к якорной обмотке двигателя постоянного тока, а его выход — к одному из входов функционального преобразователя и сумматора, другой вход сумматора соединен с выходом функционального преобразователя., на другой вход которого подан выход источ-. ника опорного напряжения, выход сумматора соединен с одним из входов разностного устройства, другой вход Я которого соединен с выходом формирователя тахометрической обратной связи, выход разностного устройства соединен с входом регулятора.

1124978

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к перфузионным насосам, применяемым в аппаратах искусственного и вспомогательного кровообращения.

Известен роликовый насос, содержащий последовательно соединенные на. сосную головку, редуктор, двигатель постоянного тока, регулятор, а также формирователь тахометрической обратной связи, причем один из выходов IO двигателя поступает на вход формиро з: вателя тахометрической обратной связи, выполненного в виде электронной схемы (1), Недостатком этого насоса являет- 15 ся малый диапазон регулирования объемной скорости кровотока, что ограничивает функциональные возможности насоса и не позволяет использовать его для формирования пульсирующего потока. Например, при требуемом минутном объеме перфузии

5 л/мин, даже в случае равенства продолжительностей систолы и диастолы, мгновенная объемная скорость 5 кровотока должна достигать 10 л/мин.

Использование насоса в системе вспомогательного кровообращения для шунтирования сердца синхронно с Фазой сердечной деятельности требует еще большего динамического диапазона изменений объемной скорости кровотока. В то же время.при коронарных перфузиях требуемый минутный объем перфуэии может составлять 200300 мл/мин. Использование в блоке управления вышеуказанного насоса только отрицательной тахометрической обратной связи не позволяет поднять верхний предел выше 6-7 л/мин. при сохранении той же минималь- .40 ной производительности насоса.

"s ф.п. Р 1

re Потык. р.п.

Sл. p . б/

Аналоговая электронная схема состоит иэ двух операционных усилителей общего назначения, на одном из которых собран регулируемый источник опорного отрицательного напряжения, а на другом - инвертирующий сумматор с диодной отсечкой в положительной области.

Разностное устройство представляет собой дифференциальный усилитель, на неинвертирующий вход которого пр-. дан сигнал тахометрической отрицательной обратной связи, а на инвертирующий вход — сигнал формирователя токовой обратной связи. Элементы, составляющие токовую обратную связь, объединены пунктирной линией.

Роликовый насос работает следующим образом.

При вращении двигателя на выходе формирователя 5 тахометрнческой обЦелью изобретения является расширение динамического диапазона регулирования объемной скорости кровотока.

Поставленная цель достигается тем, что в роликовом насосе крови, содержащем последовательно соединенные насосную головку, редуктор, двигатель постоянного тока, регулятор, а также Формирователь тахометрической обратной связи, причем один из выходов двигателя поступает на вход формирователя тахометрической обратной связи, блок управления дополнительно снабжен преобразователем ток-напряжение, сумматором, функциональным преобразователем, источником опорного напряжения, раэностным устройством, причем вход преоб- 60 раэователя ток- напряжение подсоединен к якорной обмотке двигателя постоянного тока, а его выход — к одному нз входов Функционального преобразователя и сумматора, другой 65 вход сумматора соединен с выходом функционального преобразователя, на другой вход которого подан выход источника опорного напряжения, выход сумматора соединен с одним из входов раэностного устройства, другой вход которого соединен с выходом формирователя тахометрической обратной связи, выход раэностного устройства соединен с входом регулятора.

На фиг.1 дана блок-схема предлагаемого насоса; на фиг.2 — схема, работы формирователя обратной связи.

Роликовый насос содержит регулятор 1, двигатель 2, редуктор 3, насосную головку 4, формирователь

5 тахометрической обратной связи, преобразователь 6 ток-напряжение, раэностное устройство 7, Функциональный преобразователь 8, сумматор 9, источник 10 опорного напряжения.

Функциональный преобразователь представляет собой аналоговую электронную схему, реализующую следующую Функциональную зависимость: а/

- выходное. напряжение функционального преобраэователял напряжение на входе функционального преобразователя; заранее устанавливаемое опорное напряжение, 1124978 )г 11яо "оп) я ) <1 ао 0

Как следует иэ описания функционального преобразователя, напряжение на выходе формирователя токо= вой связи зависит от тока якоря и выбранных коэффициентов (г и Рг и g5 величины опорного напряжения 0о„

В работе формирователя можно выделить 3 .областия а) (): й.1„. при

8bn.Ун Я

0 8 1пор = 1 "оя для этой области токовая связь являет. ся положительной и пропорциональной току якоря);

"8be.y.n Рг ((я 1я "оп) пРи 45

"оп йИ 1„1 - Оп О (токовая связь является положительной, но глубина ее уменьшается с увеличением тока якоря; при

"оп

4. яо* —;, (яя З, г пияние токовой связи равно нулю) t

55 при

"88,. .,= гФ4-0оп) в) ратной связи появляется напряжение, пропорциональное скорости вращения вала двигателя, а на выходе формирователя токовой обратной связи (на фиг.1 объединен пунктирной линией) формируется напряжение, зависящее от тока якоря двигателя, как показано выше. На выходе разностного устройства 7 выра батывается сигнал, представляющий собой разность напряжения тахометри- 10 ческой отрицательной обратной связи и напряжения токовой обратной связи.

Результирующий сигнал обратных связей, образованный разностным устройством 7, подается на вход регулятора 1, в котором вычитается иэ сиг-. . нала установки, и образованная раз-. ность усиливается усилителем рассогласования. Знаки обратных связей подобраны таким образом, уятобы тахометрическая обратная связь была всегда отрицательйой, а токовая связь является положительной при токе якоря ?яс1оо и отрицательной при

I, г?яо, где

25 ток, при котором влияние токовой связи равно нулю, являющийся корнем уравнения

1я 1яо (токовая связь является отрицательной и вызывает ограничение якорного тока) .

Подбором коэффициентов, ) и(гг и Величины опорного напряжения 0о„ можно обеспечить;.. такую величину токовой обратной связи, которая в сочетании с тахометрической отрицательной обратной связью позволяет: обеспечить оптимальные условия работы двигателя с якорным током близким к номинальному в более широком диапазоне изменений угловых скоростей, при сохранении требуемой жесткости механической характеристики насоса; предотвратить появление якорных токов, превышающих допустимые токи коммутации, возникающие при больших нагрузках и при резком разгоне двигателя.

Исследования роликового насоса крови на стенде и в эксперименте на животных (собаках) выявили следующие его характеристикиг диапазон ре-. гулирования объемной скорости кровотока на трубке диаметром 12 мм от

50 мл/мин до 12 л/мин; время разгона. насоса в режиме Старт-стоп во всем диапазоне 95 мс. укаэанные характеристики определяют универсальность предлагаемого насоса и позволяют использовать его при различных методиках перфузии коронарных сосудов, при которых требуется точная подача малых объемов крови (до 300 мл/мин), кроме того, при проведении полного исусственного кровообращения на пульсйрующем потоке и вспомогательного кровообращения синхронно с фазой сердечной деятельности требуются мгновенные значения объемной скорости до

12 л/мин.

Указанные преимущества позволяют расширить диапазон регулирования объемной скорости кровотока и увеличить быстродействие насоса, что позволяет испольэовать его для проведения пульсирующей перфуэии улучшающей микроциркуляцию, кровоток в мозге, сердце, почках а также применять насос для обходов левого и правого желудочков при шунтировании сердца, что является одним иэ эффективнейших методов вспомогатель- ного кровообращения.

1124978 - -Я (итн.- ива

Усло5ные о5означеиия: х-ка лреобразобамеля ок- напряжение х-ка функционального яреобраэв8а рррру яе щл 7и щод ювций сигнал яоко ой обратноо с®,уи

Закаэ.8323/5 . ... . Тираж 687

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

II0 делам иэобретений и.открытий

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

Подписное

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

Составитель О. Силантьева

Редактор О.Черниченко Техред Т. Маточка Корректор И.Муска