Искусственное сердце

 

Использование: в медицинской технике, может быть применено при создании устройств для полного замещения естественного сердца искусственным и позволяет повысить точность и надежность этих устройств. Сущность изобретения: устройство состоит из протеза сердца с мембраной 5, исполнительного устройства (ИУ) с линиями подвода и отвода приводной среды, датчика (Д) 2 положения мембраны, закрепленного на вытеснителе 3, измерителей 6 и 7. функционального преобразователя (ФП) 8. схемы сравнения 9, блока управления 10, регулирующего привода. Д 2 связан одним выходом последовательно с измерителем 6, ФП схемой сравнения 9, блоком управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 61 М 1/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834287/14 (22) 04,06.90 (46) 15.03.93. Бюл. N 10 (71) Кирово-Чепецкий химическим комбинат и Научно-исследовательский институт трансплантологии и искусственных органов (72) В.З.Вдовин, С.Н.Запольских, В.М.6ахтин, А,И.Новиков, Л.М.Попов и Ю.M.Киселев (56) Авторское свидетельство СССР

N -858843,,кл,,А 61 М 1/10, 1979. (54) ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ (57) Использование: в медицинской технике, может быть применено при создании устÄÄ5UÄÄ 1801d97 А1 ройств для полного замещения естественного сердца искусственным и позволяет повысить точность и надежность этих устройств. Сущность изобретения: устройство состоит из протеза сердца с мембраной

5, исполнительного устройства (ИУ) с линиями подвода и отвода приводной среды, датчика (Д) 2 положения мембраны, закрепленного на вытеснителе 3, измерителей 6 и

7, функционального преобразователя (ФП)

8, схемы сравнения 9, блока управления 10, регулирующего привода. Д 2 связан одним выходом последовательно с измерителем 6, ФП схемой сравнения 9, блоком управления

1801497

10

10. регулирующим приводом, э через него с

ИУ. Второй выход Д 2 связан последовательно с измерителем 7 и вторым входом схемы сравнения 9, Выходное звено ИУ вместе с вытеснителем 3 совершает возврэтнопоступательное движение между двумя крайними положениями, При этом мембрана.5, касаясь вытеснителя 3, воздействует на Д 2. Сигнал с Д 2 реализуются в измерителях 6 и 7 в отрезки времени, характеризу ющие период движения выходного звена ИУ (Тизл) и время заполнения протеза кровью в период диастолы; зависящее от величины предсердного давления (A+3M), в ФП 8 заложен временной аналог физиологической зависимости расхода от величины предсердного давления, получаемый при тарировке протеза, При поступлении в ФП

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при полном замещении естественного сердца искусственным.

Цель изобретения — повышение надежности и физиологичности работы искусственного сердца.

На фиг, 1 изображена структурная схема одного из вариантов искусственного сердца; на фиг, 2 — структурная схема другого усовершенствованного варианта; на фиг. 3 — форма сигнала с контактного датчика положения мембраны для первого варианта устройства; на фиг. 4 — форма сигналов с двух контактных датчиков для второго варианта.

Искусственное сердце содержит привод 1 вытеснения, датчик 2 положения мембраны, установленный на вытеснителе 3, жестко связанном с выходным звеном привода 1 вытеснителя, искусственный желудочек 4 с мембраной 5, не связанной с вытеснителем 3, блок 6 измерения положения вытеснителя, блок 7 измерения положения мембраны, функциональный преобразователь 8, схему сравнения 9, блок управления 10, при этом датчик 2 положения мембраны соединен с входом блока 7 измерения положения мембраны, вход блока 6 измерения положения вытеснителя соединен с входом блока 7 измерения положения мембраны, его выход через функциональный преобразователь 8соединен с вторым входом схемы сравнения 9, первый вход которой соединен с блоком 7 измерения положения мембраны, а выход — с вхозначение т, преобразуется в сигнал Т (в соответствии с аналогом), Сигналы Т и Тиэм . сравниваются в схеме сравнения 9, и при появлении сигнала рассогласования через блок управления 10 и регулирующий привод в ИУ вносится корректировка режима работы протеза. Регулирование будет продолжаться до тех пор, пока в схеме сравнения

9 не наступит нулевое рассогласование, что будет соответствовать физиологическому режиму работы протеза, Для исключения ложных сигналов о касании вытеонителя 3 и мембраны 5 в устройство может быть введен датчик крайнего диастолического положения вытеснителя, выход которого подключен к второму входу измерителя 7. 1 з,п, ф-лы, 4 ил. дом блока управления 10, выход которого соединен с входом привода 1 вытеснителя.

В качестве исполнительного устройства может быть использовано известное устройство. Датчиком 2 положения мембраны может быть контактный датчик с нормально открытыми контактами, которые замыкаются при касании вытеснителя 3 с мембраной 5 и размыкаются при отходе вытеснителя от мембраны. Роль измерителей могут выполнять частотомеры — хронометры типа Ф-5080 или им подобные.

Функциональный преобразователь 8 представляет собой устройство, позволяю15 щее задать опорную зависимость между интервалом времени движения вытеснителя 3 из крайнего левого положения до встречи с мембраной 5 после реверса вытеснителя в его крайнем правом положении и периодом движения Т вытеснителя

3,- которая отражает физиологическую зависимость предсердного.давления и минутного объема сердца. Предсердное давление связано с интервалом времени между моментом отхода вытеснителя 3 от мембраны 5 и моментом встречи мембраны 5 с вытеснителем 3, после его реверса в крайнем правом положении. Например, если предсердное давление возросло, то скорость наполнения искусственного желудочка 4 возрастает и вытеснитель 3 раньше встретится с мембраной 5. При этом интервал времени уменьшится и, наоборот, если предсердное давление

35 уменьшится, уменьшится и скорость наполнения искусственного желудочка; вы1801497

50

55 теснитель 3 позднее встретится с мембраной 5 — интервал времени t увеличится, Минутный объем искусственного желудочка связан с периодом Т движения вытеснителя 3, Чем больше период Т, тем меньше циклов в минуту совершит искусственный желудочек 4, а следовательно, тем меньше минутный объем. При уменьшении периода

Т минутный объем возрастает, Опорная зависимость между t и Т получается при предварительной тарировке искусственного сердца, Задается величина предсердного давления и минутный объем протеза; соответствующие физиологической зависимости, Соотношения между t и Т заносятся в функциональный преобразователь. B качестве блока управления может быть использован шаговый двигатель, шток которого жестко соединен с входным звеном исполнительного устройства и схема управления им, Искусственное сердце работает следующим образом.

В конце фазы систолы (опорожнение искусственного желудочка 4 вытеснитель) вытеснитель 3 реверсируется в крайнем левом положении и отходит от мембраны 5. Этот момент фиксируется датчиком 2 положения мембраны (tz). Вытеснитель 3 перемещает. ся из крайнего левого в крайнее правое положение, где происходит его реверс, и он начинает движение навстречу мембране 5, перемещающейся под действием предсер-. дного давления. Вытеснитель 3 и мембрана

5 встречаются (заканчивается диастола и начинается систола). Момент встречи мембраны 5 и вытеснителя 3 фиксируется датчиком 2 положения мембраны (тз), Вытеснитель 3 и мембрана 5 перемещаются в крайнее левом (для вытеснителя) положе. ние. В крайнем левом положении вытеснитель 3 реверсируется и, начиная двигаться вправо, отходит от мембраны 5. Этот момент фиксируется датчиком положения мембраны 2 (t 4). Сигнал с датчика положения мембранй поступает на входы блоков 7 измерения положения мембраны и блока 6 измерения положения вытеснителя, В блоке 6 измерения положения вытеснителя происходит измерение периода движения вытеснителя 3 (ТиЗм), а в блоке 7 измерения положения мембраны — измерение интервала времени между моментом отхода вытеснителя 3 от мембраны 5: в крайнем левом положении и моментом времени их последующей встречи (tvt3t). Сигнал Т» с выхода блока 6 измерения положения вытеснителя поступает на вход функционального преобразователя 8, где в состоянии с заложенной опорной зависимостью между периодом

40 движения вытеснителя Т и интервалом времени между моментом отхода вытеснителя

3 от мембраны 5 в крайнем левом положении и моментом их следующей встречи происходит преобразование сигнала ТИ3 в 1;

Сигнал t с выхода функционального преобразователя 8 поступает на вход 2, э сигнал

1иЗм с выхода блока измерения положения мембраны — на вход 1 схемы сравнения 9. В схеме сравнения происходит сравнение сигналов 1 и tg3M. Если 1 и тим3 совпадают, значит искусственный желудочек 4 работает в физиологическом режиме. При несовпадении сигналов 1 и ти3м, что означает отклонение от физиологического режима, с выхода схемы сравнения 9 на вход блока управления 10 поступает сигнал рассогласования.

Блок управления 10 в зависимости от знака сигнала рассогласования обеспечивает соответствующее перемещение регулирующего элемента привода 1 вытеснителя, Происшедшее при этом изменение расхода приводной среды вызывает изменение час- . тоты работы вытеснителя. Теперь на входы блоков измерения положения вытеснителя и измерения положения мембраны поступает сигнал с датчика 2 положения мембраны с новыми значениями периода ТиЗя и интервала времени t»M, В схеме сравнения 9 теперь осуществляется сравнение новых значений и3м и t, полученное как результат преобразования в функциональном преобразователе 8 нового значения периода Ти3 в соответствии с опорной кривой. Если попрежнему Ь3я и t не совпадают, то возникает си гнал рассогласова н и я соответствующей полярности, и процесс регулирования будет продолжен. Он будет происходить до тех пор, пока искусственный желудочек 4 не выйдет на физиологический режим работы, чему будет соответствовать равенство сигналов т,3 и i.

Искусственное сердце дополнительно снабжено датчиком 12 крайнего диастолического положения вытеснителя, который соединен с другим входом блока 7 измерения положения мембраны. B этом случае блок 7 измерения положения мембраны измеряет промежуток времени движения вытеснителя 3 из его крайнего близлежащего положения к приводу 1 вытеснителя до момента встречи с мембраной 5. В функциональный преобразователь 8 в этом случае закладывается зависимость времени движения вытеснителя 3 от его крайнего, близлежащего к приводу 1 вытеснителя положения до встречи с мембраной 5 и периода работы вытеснителя 3, соответствующая физиологическому режиму работы искусственного желудочка 4, Эта зависимость получается при тарировке искусст1801497 венного сердца в режимах работы. соответствующих физиологическому. Введение датчика 12 крайнего диастолического положения вытеснителя позволяет исключить влияние ложных сигналов о возможном касании вытеснителя 3 и мембраны 5 в промежуточном положении на работу искусственного сердца, что повышает надежность работы искусственного сердца; кроме того, длительность интервала времени t в этом случае меньше, и относительное значение изменения величины t в различных режимах работы к абсолютному ее значению возрастает, что позволяет повысить точность измерения величины с. ь

Формула изобретения

1, Искусственное сердце, содержащее искусственный желудочек, привод вытеснителя, вытеснитель и функциональный преобразователь, датчик расхода, соединенный с входом измерителя ударного выброса, и блок управления, соединенный с приводом вытеснителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,, с целью повышения надежности и физиологичности управления, оно снабжено блоком измерения положения вытеснителя, схемой сравнения, причем

5 вытеснитель жестко соединен с выходным. звеноМ привода вытеснителя, а датчиком расхода является датчик положения мембо раны, расположенный на вытеснителе, из.. мерителем ударного выброса. и является

10 блок измерения положения мембраны, при этом вход блока измерения положения вытеснителя соединен с входом блока измерения положения мембраны, его выход через функциональный преобразователь соеди15 нен с вторым входом схемы сравнения, первый вход которой соединен с блоком измерения положения мембраны, а выход— с входом блока управления.

2. Искусственное сердце по и. 1, о т л и20 ч а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно снабже но датчиком крайнего диастолического положения вытеснителя, соединенным с другим: входом блока измерения положения мембраны.

1801497

Я а 4

Составитель С.Запольских

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор

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

Заказ 806 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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