Стенд для испытания искусственного сердца

 

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - приближение условий испытания искусственного сердца к условиям работы естественного сердца. Стенд состоит из имитатора большого 1 и малого 2 кругов системы кровообращения, каждый из которых содержит сообщенные между собой через имитатор 3 общего периферического сопротивления резервуаримитатор 4 артериального русла и резервуар-имитатор 5 венозного русла, а также гидромагистрапей 6. Имитатор 3общего периферического сопротивления выполнен в виде корпуса с входным и выходным патрубками. Корпус разделен неподвижной диафрагмой, в центральном отверстии которой размещен подвижный поплавок специального профиля. Вход в имитатор 4 артериального русла выполнен в виде эластичной трубки 20. В трубопровод, связывающий гидравлическую полость под мембраной имитатора 3 общего периферического сопротивления с имитатором 4артериального русла, введен дроссель переменного сечения. Для имитации индуктивной составляющей сопротивления артериальной системы служит мягкая эластичная трубка 20, введенная в гидравлическую полость имитатора артериального русла 4. 2 з.п. ф-ль), 2 ил. с 9 (Л со 00 О5 rsD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 А 61 М 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ зскд„.,„ т,,Ц (21) 4088933/28-14 (22) 07.07.86 (46) 07,04.88, Бюл. Р 13 (72) Л.Е.Хмелевской, В.И.Шапкин и С.А.Калинин (53) 615.475 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Я- 1069824, кл. А 61 М 1/10, 1982.

Башта Т,М.Гидравлические приводы . летательных аппаратов. — М.: Машино строение, 1967, с. 77. (54) СТЕНД. ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО СЕРДЦА (57) Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения приближение условий испытания искусственного сердца к условиям работы естественного сердца. Стенд состоит из имитатора большого 1 и малого 2 кругов системы кровообращения, каждый из которых содержит сообщенные между собой через имитатор 3 общего периферического сопротивления резервуар„„SU„„1386204 А 1 имитатор 4 артериального руслл и резервуар-имитатор 5 венозного русла, а также гидромагистралей 6. Имитатор

3 общего периферического сопротивления выполнен в виде корпуса с входным и выходным патрубками. Корпус разделен неподвижной диафрагмой, в центральном отверстии которой размещен подвижный поплавок специального профиля. Вход в имитатор 4 артериального русла выполнен в виде эластичной трубки 20. В трубопровод, связывающий гидравлическую полость под мембраной имитатора 3 общего периферического сопротивления с имитатором

4 артериального русла, введен дроссель переменного сечения. Для имитации индуктивной составляющей сопротивления артериальной системы служит мягкая эластичная трубка 20, введенная в гидравлическую полость имитатора артериального русла 4. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1386204

Изобретение относится к медицинской технике, а точнее к устройствам для испытаний протезов сердца, насосов вспомогательного кровообращения, а также систем управления протезов сердца и аппаратов вспомогательного кровообращения.

Цель изобретения — приближение условий испытания искусственного сердца к условиям работы естественного сердца путем выбора расходонапорной характеристики общего периферического сопротивления.

На фиг.1 представлена блок-схема стенда для испытания искусственнога сердца; на фиг.2 — конструктивная схема имитатора общего периферического сопротивления. 20

Стенд состоит из имитатора большого 1 и малого 2 кругов системы кровообращения, каждый из которых содержит сообщенные между собой через имитатор 3 общего периферического соп- 25 ротивления резервуар-имитатор 4 артериального русла и резервуар-имитатор 5 венозного русла, а также соединительных гидромагистралей 6. Имитаор 3 общего периферического сопра- 30 тивления выполнен в виде корпуса 7 с входннм 8 и выходным 9 патрубками, причем внутренняя часть корпуса 7 разделена неподвижной диафрагмой 10, в центральном отверстии 11 которой размещен подвижной поплавок 12 специального профиля, верхняя часть 13 которого опирается на пружинный элемент 14, имеющий возможность менять усилие предварительного поджатия, а 40 нижняя часть 15 поплавка 12 жестко связана с подвижной эластичной мембраной 16, укрепленной в нижней части корпуса 7, причем гидравлическая полость 17 под мембраной 16 связана 45 соединительным трубопроводом 18 с имитатором 4 артериального русла, Кроме того, н нижней части корпуса 7 предусмотрен ограничитель 19 хода мембраны 16, В верхней части корпуса

7. имеется регулироночный винт для. регулировки предварительного натяга пружинного элемента .14. Вход в имитатор артериального русла 4 выполнен в виде мягкой эластичной трубки 20.

В, соединительный трубопровод 18,связывающий гидравлическую полость 17 под мембраной 16 имитатора 3 общего т периферического сопротивления с имитатарам 4 артериального русла, введен дроссель 2 1 переменного сечения.

Стенд работает следующим образом.

Левый искусственный желудочек 22 нагнетает жидкость н имитатор 4 арте" риального русла через мягкую эластичную трубку 20. Емкость 4 артериального русла имитируется изменением объема воздушной подушки. Далее жидкость через имитатор 3 общего периферического сопротивления поступает в имитатор 5 ненозного русла по соединитель ным гидромагистралям 6 на вход правого искусственнога желудочка 23. Циркуляция жидкости в другом имитаторе круга системы кровообращения аналогична.

Имитатор 3 общего периферического сопротивления работает следующим образом.

Жидкость через входной патрубок 8 поступает в гидравлическую полость

24. Далее жидкость через кольцевой зазор, образованный центральным отверстием 11 диафрагмы 10 и подвижным поплавком 12, поступает в гидравлическую камеру 25, а затем через выходной патрубак 9 в имитатор 5 венозного русла.

Имитация нагрузки артериального русла на искусственный желудочек сердца происходит следующим образом: физиологическая расходно-напорная характеристика кольцевого зазора между неподвижной диафрагмой 10 и подвижным поплавком 12 q = Е(ар) обеспечивается специальным профилем подвижного поплавка и выбором соотнетствующей характеристики пружинного элемента 14, Действительно, в общем случае гидравлическое сопротивление кольцевого зазора определяется формулой (2) р

12Г L

Tm s3 ь где Q — расход жидкости; р — коэффициент динамической вязкости;

L — - длина кольцевого зазора в направлении потока жидкости;

D — средний диаметр кольцевого зазора;

S — - ширина кольцевого зазора, D = Р— 2S „ (фиг.2), (2) где Во - диаметр центрального отверстия неподвижной диафрагмы 10.

1386204

Пт

r тек

П

0 2 Ф (3) 1) - Р

S = — — — =r -г

T 2 = Ф где г — радиус поплавка 12 в зависимости от высоты верхней части поплавка h. Формула (1) с учетом (3) примет вид:

1 2ц О1.

Дp «PÞ

ll(r +r ) (r -r )3 (4) Уравнение равновесия поплавка имеет вид: 15 дрнг -4pitr = khý гм = — ", (5) .где тм — радиус подвижной мембраны 16; — коэффициент жесткости пру20 жинного элемента 14;

После преобразований (S) примет вид:

g pn(r — r ) = kh. (6)

Зная физиологическую расходона- 25 порную характеристику Q Е(др), . из уравнений (5) и (6) получим

kh(r + r )(r, — r,) ю 128(Г2 — r2 ) f (=-— — — — ) kh м т Tr (r -г- ) (7) Решая уравнение (7) и учитывая, что k, r,,rÄ, р и T. являются постоянными, можно получить зависимость г = f(h).

Как видно из приведенных выкладок, подбирая профиль поплавка 12, можно получить любой физиологический закон изменения Ьр = f(Q) и, таким образом, адекватно имитировать общее периферическое сопротивление.

Для того, чтобы поплавок 12 не выходил из рабочей зоны, в корпусе 7 предусмотрен ограничитель 19, не 45 позволяющий поплавку 12 выходить из кольцевого зазора 11.

Вследствие того, что гиправлическая полость 17 связана трубопроводом 12 через дроссель 21 переменного 0 сечения с имитатором 4 артериального русла, во время работы имитатора 3 общего периферического сопротивления происходит стабилизация положения поплавка 12, т.е. исключается влияние пульсаций давления в имитаторе 4 артериального русла на работу поплавка

12. Кроме того, с помощью регулируемого дросселя 21 устанавливается постоянная времени переходного процесса (выход на новый режим при изменении среднего расхода жидкости), равная физиологической 4-5 с.

Имитация индуктивной составляющей сопротивления артериальной системы имитируется мягкой эластичной трубкой 20, введенной в гидравлическую полость имитатора 4 артериального русла.

Формула изобретения

1. Стенд для испытания искусственного сердца, содержащий имита горы большого и малого кругов кровообращения, общего периферического сопро" тивления, артериального русла и венозного русла, отличающийс я тем, что,с целью приближеиия условий испытания искусственного сердца к условиям работы естественного сердца путем выбора расходонапорной характеристики общего периферического сопротивления, имитатор общего пери-. ферического сопротивления состоит из корпуса с входными и выходными патрубками, в котором находятся диафрагма с отверстием, мембрана, поплавок и пружина, причем мембрана закреплена в нижней части корпуса и соединена с поплавком, который расположен в отверстии диафрагмы, закрепленной в верхней части корпуса, а верхняя часть поплавка соединена с одним концом пружины так, что другой ее конец соединен с корпусом, причем гидравлическая полость под мембраной сообщена соединительным трубопроводом с имитатором артериального русла.

2. Стенд по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в соединительный трубопровод, сообщающий гидравлическую полость под мембраной с имитатором артериального русла, введен регулируемый дроссель.

3. Стенд по п,1, о т л и ч а ю— шийся тем, что вход от искусственного желудочка сердца в имитатор артериального русла выполнен в виде мягкой эластичной трубки.

1386204

ltlOPgg ыюю

Жг АР

Составитель В.Тужилкин

Техред:Л.Сердюкова Корректор И.Эрдейи

Редактор Г.Гербер

Тираж 541 :Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1443/8

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4