Инфузионный насос

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам искусственного кровообращения, и может быть использовано для пульсирующей подачи крови пациенту. Цель изобретения - обеспечение постоянства объемного расхода жидкости в процессе регулирования параметров пульсирующего потока. Насос содержит многофазный синхронный двигатель, роликовую головку 2, задатчик 3 расхода жидкости, программный блок 5, формирователь 7 фронтов, формирователь 8 фазных последовательностей и управляемый источник 9 тока. Для обеспечения постоянства объемного расхода при регулировании потока по амплитуде выброса и скважности корректируется третий параметр пульсации - уровень потока в паузе между выбросами. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (g1)g A 61 11 I /10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 (21) 4385078/28-14 (22) 26.02.88 (46) 15.05.90. Бюл. Р 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (72) Н. А. Ульянов, С. А. Горельш ев и В. Т. Овсянников (53) 615.47 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1175492, кл. А 61 М 11//1100, 1984. (54) ИНФуЗИОННЫЙ НАСОС (57) Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам искусственного кровообращения, и может быть использовано для пульсирую2 щей подачи крови пациенту. Цель изоб— ретения — обеспечение постоянства объемного расхода жидкости в процессе регулирования параметров пульсирующего потока. Насос содержит многофазный синхронный двигатель, роликовую головку 2, задатчик 3 расхода; жидкости, программный блок 5, формирователь 7 фронтов, формирователь 8 фазных последовательностей и управляемый источник 9 тока. Для обеспечения постоянства объемного расхода при регулировании потрка по амплитуде выброса и скважнасти корректируется третий параметр пульсации — уровень .потока в паузе между выбросами. 8 ил.

С>

1563702

Изобретение относится к медицинск и технике, а именно к аппаратам иск сственного кровообращения, и может б ть использовано для пульсирующей подачи крови пациенту.

Цель изобретения — обеспечение постоянства объемного расхода жидкости в,процессе регулировки параметров пульсирующего потока при разомкнутой 1п, фстеме управления потоком.

На фиг. l изображена блок-схема насоса; на фиг. 2 — блок-схема формир ователя фазных последовательностей; н фиг. 3 — схема перемножителя за- 15

; датчика амплитуды пульсации и формиt рователя скважности задатчика режима работы; на фиг. 4 — принципиальная с ема формирователя фронтов; на

r. 5 — блок-схема управляемого ис- 2О точника тока; на фиг. 6 - временные аграммы сигналов в насосе, - на фиг. 7 — временные диаграммы сигналов в формирователе фазных последовательостей; на фиг. 8 — временные диа", 25 граммы сигналов в управляемом источ.нике тока.

Инфузионный насос содержит многофазный синхронный двигатель 1, роликовую головку 2, задатчик 3 расхода я1идкости, задатчик 4 амплитуды пульсации, программный блок 5, коммутатор

1 б, формирователь 7 фронтов, формирователь 8 фазных последовательностей управляемый источник 9 тока. Программный блок 5 содержит задатчик 10 режима работы, кардиосинхронизатор и сумматор 12. Задатчик 4 амплитуды пульсации содержит задатчик 13 амплитуды выброса, коммутатор 14 пуль- 4р са, блок 15 вычитания и перемножиФель 16, включающий коммутаторы начала воздействия 17 и окончания воздействия 18. Задатчик 10 режима работы содержит генератор 19, декадный делитель 20 частоты, счетчик 21, блок

22 памяти, управляемый делитель 23 частоты и формирователь 24 скважноСти, включающий коммутаторы начала воздействия 25 н окончания воздействия 26."

Устройство работает следующим образ ом.

Коммутатором 6 подключают задатчик

3 расхода жидкости через формирователь 7 фронтов к формирователю 8 фазНых последовательностей. В этом случае обеспечивается режим равномерной. подачи, осуществляемый следующим 66разом. При включении устройства коммутатор 6 и. формирователь 7 пропускают сигнал U< заданного постоянного уровня с задатчика 3 на вход формирователя 8, в котором входной сигнал преобразуется в синусоидальный сигнал

U постоянной амплитуды, частота которого зависит о1 уровня входного сигнала, а постоянная амплитуда этого сигнала формируется в формирователе 8 фазных последовательностей. Сигнал

U поступает на вход источника 9 тоБ ка, который создает в обмотках двигателя I соответствующие заданию токи.

При этом двигатель 1 вращается с постоянной скоростью, задаваемой управляемым источником 9 тока по синусоидальному закону U>. В результате насос с помощью роликовой головки 2 обеспечивает равномерную подачу жидкости

Режим синхронизированной пульсирующей подачи задают (фиг. 6, ЕЕ), подключая коммутатором 6 выход сумматора

12 к входу формирователя 7 фронтов.

Задатчиками расхода жидкости 3 и амплитуды выброса 13 устанавливают необходимые расход и амплитуду пульсации потока соответственно. Коммутаторами 17 и 18 задатчика 4 и коммутаторами 25 и 26 задатчика 10 устанавливают скважность пульсации потока . Кардиосжгхронизатор 11 подключают к пациенту.

При включении устройства по сигна,лам Езубца ЭКГ устанавливаются в ис.ходное состояние (обнуляится) счетчик 21 и блок 22 памяти, а генератор 19 задатчика 10 начинает вырабатывать ! сигналы с частотой 6 кГц. При этом сигнал Пл с выхода задатчика 3 расхода жидкости, проходя через програм- мный блок 5, преобразуется в нем в сигнал Ug = Ug + Ug и с выхода сумма тора 12 в таком виде поступает на

I вход формирователя 7. Сигнал U< = ЬП, задаваемый задатчиком 13 амплитуды выброса, действует только на интервале выброса (фиг. 6), так как коммутатор 14 пульса по сигналу с задатчика

10 подключает задатчик 13 на выход только в.момент выброса, а сигнал

U = U ° действует в течение всего

8 в ф) периода, т.е. Hà R-R-интервалах паузы и пульсации.

3702

6 выходе формирует сигнал воздейств((я заданной скважности с частотой ЭКГсигнала. Начало сигнала воздействия

5 и его окончание можно перемещать и» временные отрезки, кратные периоду

10-кратной частоты ЭКГ-сигнала, виу— три R-R-интервала с помощью переключения соответствующих коммутаторов

25 и 26. При этом за счет механической связи между коммутаторами 17 и

25, 18 и 26 временные изменения скважности в задатчике 10 согласуются с амплитудными изменениями сигнала S x х U в задатчике 4. С выхода формирователя 24 скважности сигнал U> поступает на управляющий вход коммутатора

14 пульса, обеспечивая .синхронное с сигналом U прохождение уровня амы выброса 11 Ha aTopoH axon, су матора 12 с требуемым временным пре( образованием его в сигнал Б . В сум— иаторе 12 этот сигнал суммируется с сигналом П, формируя сигнал U< по— ступающий йа вход формирователя 7 фронтов. При этом благодаря применению аналоговых элементов в задатчике

4 амплитуды пульсации уровни сигналов ! и Uу устанавливаются На входах

30 сумматора и его выходе практически мгновенно, В результате на вход формирователя 7 фронтов поступает импульсный сигнал формы прямоугольного меандра U(, (фиг. 6, Ii) !

За счет цепи заряда в формирователе 7 фронтов при поступлении на его сигнала U< = Д U + U >, < происходит возрастание выходного сигнала до

40 значения U по экспоненте с постоян4 л ной времени (>, a, начиная с момента, когда U< = U ;и, выходной сигнал

U уменьшается по амплитуде экспонен4 циально с постоянной времени

Выбор экспоненты переднего фронта опт A ределяется из соотношения (,: с з

5: 1 (где, — постоянная времени

L обмоток двигателя 1), что позволяет согласовать задание на разгон двига (50 ТеН<,со скоростными возможностями дви гателя по отработке задания. Выбор экспоненты заднего фронта производится из соотношения постоянных времени фронтов с,„:, = 1,5 — 2,5, что уравнивает объемы выбросов насосом на участках этих фронтов.

5 15Ü

Сигнал U8 формируется в задатчике

4 амплитуды пульсации следующим О6раэом. Сигнал U с задатчика 13 амплитуды выброса поступает на вход пере— множителя l б, в котором с учетом установленной скважности S начала и окончания воздействия преобразуется в сигнал U S. Этот сигнал поступает на второй вход блока 15 вычитания, на первый вход которого поступает сигнал Ul с выхода задатчика 3 расхода жидкости. На выходе блока 15 формируеТсН сигнал Ug = Б 4 — Ug Я, K oTo pblH поступает на первый вход сумматора 12, На второй вход последнего поступает сигнал U,, являющийся результатом

Э временного преобразования амплитудного уровня сигнала U с помощью коммутатора 14 пульса, управляемого сигналами U с выхода задатчика 10 режи7 ма работы, синхронизированными с В; зубцами ЭКГ-сигнала. Так как синхронизация возможна только по предыдущему циклу, то задача регулирования начала и окончания воздействия внутри

R-R-интервала в текущем цикле решена использованием разбиения предыдущего

R-R-интервала, например, на 10 участков что соответствует возможности переключения скважности в диапазоне от,l до 10 с дискретностью l. Для такого разбиения R-R-интервала применен метод высокочастотного заполнения R-R-интервала, дпя чего импульсы с генератора 19 частотой 6 кГц подаются к счетчику 21. через декадный делитель 20 частоты. Время заполнения счетчика 21 импульсами 600 Гц определяется импульсами U с кардиосинхронизатора 11. Двенадцатиразрядный счетчик 21 переводит количество импульсов

600 Гц, заполнивших R-R-интервал, в . двоичный код, который по переднему фронту сигйала U< с кардиосинхрониэатора ll записывается в блок .22 памяти. После этого счетчик 21 по заднему фронту сигналов Ul(устанавливается в "0", По двоичному коду с выходов блока 22 памяти корректируется пере-: менный коэффициент деления делителя

23 частоты, и импульсы генератора 19 иа выходе делителя 23 частоты имеют частоту, превышающую в 10 раз частоту R-зубцов ЭКГ-сигнала в предыдущем цикле; Формирователь 24 скважности при поступлении на его вход сигналов с частотой, превышающей в 10 раз час- тоту R-зубцов 3KI-сигнала, на своем

Сигнал Б4 с зад-(и((и передним фронтами экспоненциальной формы поступает

15á3702 на формирователь 8 фазных последова тельностей и создает соответствующие изменения в частоте формируемого нм сигнала U, пропорциональные амплитуд5 ньы изменениям на фронтах сигнала U

Сигнал U поступает на вход источника

9 тока, который создает в обмотках двигателя 1 токи разгона и торможения ректора двигателя согласно заданию. В рфзультате в определенном частотном диапазоне вращения двигателя 1 объемнь " расход насоса оказывается независ ым от частоты пульсации потока, п и этом объемный расход насоса также !5 оказывается линейным относительно изменения скважности., Для обеспечения постоянства объемного расхода при регулировках потока пп амплитуде выбрела g II(I5U = Пт) и с важности S изменения регулировок корректируются за счет третьего параметра пульсации потока — уровня потока в паузу Q ;, зависящего от уровня амплитуды сигнала Б = Б ;„, согласно 25 соотношению амплитуд сигналов прямоугольного меандра: Б,! = U< + S " UY„

Tat<, при новом задании, амплитуды ab_#_poca U7. с помощью соответствующей регулировки в зацатчике 13 перемножи- Зр тель 1б выдает новое значение произведения S ° Uz, которое поступает на один из входов блока 15 вычитания, на выходе которого возникает скорректированное по указанному соотношению значение сигнала U В результате срвднее значение импульсного сигнала с Новыми амплитудами на выбросе U u в 1iаузу U не отличается от уровня U> емого с зацатчика 3 расход жидкости.

При изменении скважности S путем переключения коммутаторов 17 и 25 или

10 и .2б или одновременно и первь|х, и вторых на выходе перемножителя 16 возникает новое произведение. S . U7, которое описанным образом корректирует сигнал U> с целью обеспечения постоянства сигнала U<., т.е. среднего урОвня задаваемого расхода жидкости.

Формула из об ре т ения!

ИнфузионнЫй насос, содержащий формирователь фазных последовательностей

55 последовательно соединенные задатчик расхода жидкости и программный блок, поСледовательно соединенные управляемьп источник тока, синхронный двигатель и роликовую головку, при этом программный блок содержит задатчик амплитуды пульсаций, сумматор, коммутатор и последовательно соединенные кардиосинхронизатор и задатчик режима работы, причем выход задатчика амплитуды пульсаций соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход коммутатора является входом программного блока, а выход к оммутатора является выходом программноroблока, отличающийся тем, что, с целью уменьшения травматичности за счет обеспечения постоянства объемного расхода жидкости в процессе регулирования параметров пульсирующего потока, насос снабжен формирователем фронтов, включенным между выходом программного блока и входом формирователя фазных последовательностей, задатчик амплитуды пульсации содержит задатчик амплитуды выброса, коммутатор пульса, блок вычитания и перемножитель, при этом выход задат-:, чика амплитуды выброса соединен с первым входом коммутатора пульса и первым входом перемножителя, второй вход коммутатора пульса является первым входом задатчика амплитуды пульсации,- вторым входом которого являет— ся первый вход блока вычитания, выхсч перемножителя соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого является первьм выходом задатчика амплитуды пульсации, выход коммутатора пульса является вторым BbIxopoM задатчика амплитуды пульсации, второй вход перемножителя является третьим входом задатчика амплитуды пульсации, задатчнк режима работы содержит счетчик, блок памяти, последовательно соединен— ные генератор и делитель частоты, последовательно соединенные управляемый делитель частоты и формирователь скважности, при этом выход генератора соединен с первым входом управляемого делителя частоты, выход делителя частоты соединен с первым входом счетчика, выход которого соединен с первым входом блока памяти, выход блока памяти соединен с вторым входом управляемого делителя частоты, вторые входы счетчика и блока памяти соединены вместе и образуют первый вход задатчика режима работы, второй вход формирователя скважности является вторым входом задатчика режима работы,. выход

15б3702

)О формирователя скважности является выходом задатчика режима работы, причем выход формирователя фазных последовательностей соединен с входом управляемого источника тока, IIppâûé вход задатчика амплитуды пульсации соединен с выходом задатчика режима работы, 1 второй вход эадатчика амплитуды пульсации соединен с вторым входом коммутатора, третий вход э адатчика амплитуды пульсации соединен с вторым входом эадатчика режима работы, второй выход эадатчика амплитуды пульсации соединен с вторым входом сумматора, 1563702

° и

156370 2

1 563702

Составитель В. Тужилкин Редактор И. Петрова Техред Л.Олийнык Корректор Т. Палий

Подписное

Тираж 473

Заказ 1115

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК1П СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10)