Пневмопривод для желудочков искусственного сердца и вспомогательного кровообращения

 

1.ПНЕВМОПРИВОД ДЛЯ ЖЕЛУДОЧКОВ ИСКУССТВЕННОГО СЕРДЦА И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ, содержащий регулируемый источник пневмопитания,эжекторный преобразователь, подключенный к источнику пневмопитания и включающий питающее сопло, рабочую камеру. диффузор и заслонку, и управляющее устройство, отличающийся тем, что, с целью уменьшения травмы крови и тромбообразования и предотвращения Нарушений сосудистого тонуса за счет обеспечения возможности формирования кровотока физиологической формы при одновременном повышении надежности пневмопривода,пневмопривод снабжен шаговым двигателей, заслонка укреплена на его валу. 2.Пневмопривод по п.1, о т л ичающийся тем, что диффузор на выходе н поперечном сечении имеет форму части сектора, а заслонка выполнена в виде диска с отверстиями. 3.Пневмопривод по п.I, о т л и сл чающийся тем, что выходная часть диффузора имеет щелеобразную форму, а заслонка - форму спирали Архимеда.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕОНИХ

РЕСПУБЛИМ

69) (10 (gg)g А 61 М 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОП 1РЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3523137/13 (22) 23. 08.32 (46) 30.03,9! . Бюл. Н 12. (72) Р;В,Терский, А.И.Соколов, А. В. Сумин, А. А. Хохлов, В. Н. Дудник и В. В. Воробьев (53) 615.475 (088.3) (56) Осипов В.П. Основы искусственного кровообра ения. — М., Медицина, 1976, с. 49.

Клейменов В.А. Электромеханический пневмопривод для медицинских аппаратов. Труды ВНИИэлектромеханики, т. 59, М., 1979, с. 101 104. (54) (57 ) 1. ПНЕВМОПРИВОД ДЛЯ ЖЕЛУДОЧКОВ

ИСКУССТВЕННОГО СЕРДДА И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ, содержащий регулируемый источник пневмопитания, эжекторный преобразователь, подключенный к источнику пневмопитания и включающий питающее сопло, рабочую камеру, Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к устройствам для частичной и попной замены функции сердца.

Известен пневмопривод для желудочков искусственного сердца и вспомогательного кровообращения, содержащий источник пневмопитания,ресиверы с редукторами и трехходовой электромагнитный клапан с системой управления.

Недостатком известного пневмопривода является то, что он способен формировать только прямоугольные импульсы давления, что приводит к повышенной травме крови и гипотонии. диффузор и заслонку, н управляющее устройство, отличающийся тем, ччо, с целью уменьшения травмы крови и тромбообразования и предотвращения нарушений сосудистого тонуса за счет обеспечения возможности формирования кровотока физиологической формы при одновременном повьппении надежности пневмопривода,пневмопривод снабжен шаговым двигателем, заслонка укреплена на его валу.

2. Пневмопривод по п,1, о т л ич а ю шийся тем, что диффузор на выходе в поперечном сечении имеет форму части сектора, а заслонка выполнена в виде диска с отверстиями, 3. Пневмопривод по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что выходная часть диффузора имеет щелеобразную форму, а заслонка — форму спирали

Архимеда °

Известен также пневмопривод для желудочков искусственного сердца и вспомогательного кровообращения,содержащий регулируемый источник пневмопитания, эжекторный преобразователь, подключенный к источнику пневмопитания и включающий питающее сопло.,рабочую камеру, диффузор и заслонку, н управляющее устройство.

Недостатками этого пневмопривода являются его большая инерционность и низкая точность установки давления в рабочей камере, что приводит к повьппенной травме крови, тромбообразованию и нарушениям сосудистого тону1129771 са, а также его невысокая надежность, Целью изобретения является уменьшение травмы крови и тромбообразова5 ния и предотвращение нарушений сосудистого тонуса за счет обеспечения воэможности формирования кровотока физиологической формы при одновременном повышении надежности пневмопривода.

Укаэанная цель достигается тем, что в пневмоприводе для желудочков искусственного сердца и вспомогательI ного кровообращения, содержащем регуируемый источник пневмопитания, эжекторный преобразователь, подключенный к источнику пневмопитания и включающий питающее сопла, рабочую камеру, диффузор и заслонку, и управляющее устройство,.отличительной особенностью является то, что пневмопривод снабжен шаговым двигателем, а заслонка укреплена на его валу, Кроме того, диффузор на выходе в 25 поперечном сечении может иметь форму части сектора, а заслонка выполнена в виде диска с отверстиями.

Кроме того, выходная часть диффузора может иметь щелеобразную форму, а заслонка — форму спирали Архимеда.

На фиг.l изображен пневмопривод для желудочков искусственного сердца и вспомогательноro кровообращения; на фиг.2 — вариант выполнения среза диффузора; на фиг.3 — вариант выпол35 нения заслонки на фиг.4 — другой вариант выполнения среза диффузора и заслонки.

Пневмопривод для желудочков исскусственного сердца и вспомогательного кровообращения содержит источник 1 пневмопитания,подключенный че— реэ редуктор 2 к соплоэжекторному преобразователю 3, Соплоэжекторный преобразбватель 3 имеет сопла 4,рабо чую камеру 5 и диффузор 6. Рабочая камера 5 соплозжекторного преобразо. вателя 3 подключена к нагрузке 7. К срезу диффузора 6 прилегает заслонка 8, закрепленная на оси 9 быстродействующего реверсивного шагового двигателя 10. Работа шагового двигателя 10 регулируется через согласующий блок 11 управляющим устройст55 вом 12.

При работе аппаратов искусственного сердца и вспомогательного кровообращения необходимо обеспечить рабочее давление в диапазоне (-50) (+300) мм рт.ст. Избыточное давление достаточно регулировать с минимальным шагом 5 мм рт.ст., а давление в фазе всасывания крови с минимальным шагом 2 мм рт.ст ° Таким образом, пневмопривод должен обеспечить значения давления в рабочей

300 50 камере 5 в --- + — — = 85 точках ха5 2

Э рактеризуемых величиной площади сечения между заслонкой 8 и срезом диффузора б (фиг.2).

Современные быстродействующие реверсивные шаговые двигатели (например, ШД-5Д(МУЗ)) имеют величину угла поворота оси двигателя за один шаг порядка 1 — 1,5 градусов. Поэтому для обеспечения требуемого диапазона давления (-50) — (+300) мм рт,ст. необходим сектор поворота оси двигателя в 85 — 127,5 градусов.

Одним из вариантов конструктивное выполнение среза диффузора 6 в виде сектора в 85 — 127,5 градусов, а заслонки 8 — в виде диска,закрепленного на оси 9, с отверстиями,расположенными в секторе диска,соответствующем повороту оси 9 двигателя

10 на один шаг (фиг.3). Определяется эффективная площадь сечения утечки S между срезом диффузора 6 и диском (без отверстий). Например,давление в рабочей камере в данном случае равно 350 мм рт.ст., что соответствует эффективной площади сечения утечки S = 0,5 мм, Далее изготавливается отверстие, начиная с отверстия, обеспечивающего значение величины давления в 300 мм рт.ст. Например, этому значению давления соответствует площадь сечения 0,3 мм, тогда с учетом эффективной площади сечения утечки Б = 0,5 мм в секторе диска, соответствующем повороту оси

9 шагового двигателя 10 на один шаг (на 1 — 1,5О), необходимо изготовить отверстие площадью S q = 0,3 мм .Давление в 295 мм рт.ст, соответству2 ет площади сечения I 2 мм. С учетом

S = 0,5 мм и S< = 0,3 мм в секторе

2 диска, соответствующем повороту оси

9 двигателя 10 на следующий шаг, изготавливается отверстие площадью

S< = 0,4 мм, и так далее через кажг дые 5 мм рт.ст, до нулевого значения давления, а в диапазоне 0-(-50) мм рт.ст. — через каждый 2 мм рт.ст.

5 11

При этом суммарная площадь отверстий должна соответствовать минимальной величине требуемого давления (-50 мм рт.ст,), Другим возможным вариантом является изготовление среза диффузора 6 в виде прямоугольной щели, площадь которой соответствует минимальной величине требуемого давления (-50 мм рт,ст.), заслонка 8 изготавливается в виде спирали Архимеда (фиг.4), Таким образом, удается обеспечить линейную зависимость между давлением в рабочей камере 5 соплоэжекторного преобразователя 3 и управляющем параметром †. углом поворота оси 9 или числом шагов двигателя 10 во всем требуемом диапазоне давлений.

Т.е. существует взаимооднозначное соответствие между числом шагов двигателя 10 и значением величины давления в рабочей камере 5 пневмопривода. Указанная зависимость с помощью соответствующей программы вносится в память управляющего устройства 12 которое через согласующий блок 11 управляет работой шагового двигателя

10. Управляющее устройство 12 ведет непрерывный учет числа шагов оси 9 двигателя 10, в любой момент времени помнит о том, на какой угол отклонилась ось 9 двигателя 10, Программа может быть составлена так, что ось 9 двигателя )О в определенной последовательности с требуемой скоростью будет вращаться в направлении по или против часовой стрелки на заданное число шагов. В этом случае пневмопривод будет работать как генератор давления требуемой формы — пря29771

6 моугольной, треугольной, трапецеидальной, может быть также задана и более сложная форма давления.

Работа шагового двигателя 1О может управляться в соответствии с сигналами датчиков первичной информации (например, датчиков давления или расхода) по алгоритму, который закладывается в память управляющего устройства 12.

Пневмопривод для желудочков искусственного сердца и вспомогательного кровообращения работает следуюшим образом. Сжатый газ от источника 1 пневмопитания через редуктор 2 и сопло 4 соплоэжекторного преобразова— теля 3 поступает в рабочую камеру 5.

Давление газа в рабочей камере 5 за20 висит от положения заслонки 8,закрепленной на оси 9 шагового двигателя

10. Управляющее устройство 12 на основании заданного алгоритма или по команде оператора регулирует работу

25 двигателя 10. При этом создается кривая пневмодавления необходимой формы и осуществляется перекачивание крови желудочками искусственного сердца или вспомогательного кровообращения.

3Q Пневмопривод для желудочков искусственного сердца и вспомогательного кровообращения характеризуется минимальными величинами травмы крови и тромбообразования, а при работе пнев35 мопривода не возникае1 нарушений со судистого тонуса за счет формирования кривой пневмодавления физиологической формы. Пневмопривод имеет по- . вышенную надежность за счет уменьшения количества движущихся деталей и упрощения конструкции пневмопривода.

1129771

Редактор С.Титова

Техред А.Кравчук

Корректор С.Шевкун

Заказ 1062 Тираж 385 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101