Искусственное сердце

 

Использование: изобретение относится к медицинской технике, а точнее к устройствам замены естественного сердца искусственным. Сущность искусственное сердце содержит корпус 1, крышки 3,4; желудочки для крови Д Е; камеры для рабочих жидкостей А, Б, В. Г и привод состоящий из двух электромагнитов с подвижными 19,20 и неподвижными 13,14 сердечниками с обмотками 15,16, закрепленных на общем основании 2 с отверстиями 21, и две пружины 17, 18, одни концы которых закреплены на общем основании 2, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками 19, 20 электромагнитов, два сильфона 9, 10, закрепленных нижними торцами на общем основании 2, причем каждый электромагнит с пружиной помещен в сильфон (камера А, Б), а его подвижный сердечник 19 (20) имеет возможность контакта с верхним торцом 11 (12) сильфона 9 (10). причем сипьфоны заполнены первой рабочей жидкостью, а второй рабочей жидкостью является физиологический раствор (камеры В и Г). Для повышения надежности за счет принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры (Б) в другую (А) и непосредственной передачи силового усилия от одной пружины (17) к другой (18) введены жесткие стойки 22, 23, .расположенные внутри сильфонов и скрепляющие верхние торцы 11, 12 сипьфонов с возможностью их совместного перемещения в основании 2 перпендикулярно ему. Причем форма верхних торцов сильфонов 11, 12 и подвижных сердечников 19, 20 повторяют форму соответствующих крышек 3,4. 1 зл ф-лы 1 ил

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

Ъ (21) 4724908/1 4 (22) 26.07.89 (46) 30.11.93 Бюл. Ма 43 — 44

{71) Московский физико-технический институт (72) Воробьев Б.Ф.; Докторевич М.М. (73) Воробьев Борис Федорович; Докторевич Михаил Михайлович (54) ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ (67) Использование: изобретение относится к ме— дицинской технике, а точнее к устройствам замены естественного сердца искусственным. Сущность: искусственное сердце содержит корпус 1, крышки

3, 4; желудочки для крови Д Е; камеры для рабочих жидкостей А, Б, В, Г и привод состоящий из двух электромагнитов с подвижными 19, 20 и неподвижными 13, 14 "сердечниками с обмотками 15, 16, закрепленных на общем основании 2 с отверстиями

21, и две пружины 17, 18, одни концы которых закреплены на общем основании 2, à другие соединены с соответствующими подвижными сердечни(в) RU (и) 2ООЗЗО6 Cl (Я) 5 А61М1 И ками 19. 20 электромагнитов, два сильфона 9, 10, закрепленных нижними торцами на общем основании 2, причем каждый электромагнит с пружиной помещен в сильфон (камера А, Б), а его подвижный сердечник 19 (20) имеет воэможность контакта с верхним торцом 11 (12) сильфона 9 (10). причем сильфоны заполнены первой рабочей жидкостью, а второй рабочей жидкостью является физиологический раствор (камеры В и Г). Для повышения на— дежности эа счет принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры (Б) в другую (А) и непосредственной передачи силового усилия от одной пружины (17) к другой (18) введены жесткие стойки 22, 23,.расположенные внутри сильфонов и скрепляющие верхние торцы 11, 12 сипьфонов с возможностью их совместного перемещения в основании 2 перпендикулярно ему. Причем форма верхних торцов сильфонов 11, 12 и подвижных сердечников 19, 20 повторяют форму соответствующихкрышек3,4. 1зл. ф-лы f ил.

2003306

Изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам замены естественного сердца искусственным.

Известное искусственное сердце содержит корпус, камеры для крови и привод, состоящий из двух электромагнитов с сердечниками, причем электромагниты закреплены на общем основании, Однако из-за

roro, что электромагниты работают во время систолы при большем ходе сердечника, устройство имеет малый КПД при больших габаритах и îåñå. Поэтому не годится для имплантации, ° Известным техническим решением является искусственное сердце, содер>кащее корпус, камеры дпя крови, камеры для рабочей жидкости и привод, состоящий из электромагнита с неподвижным и подвижным сердечниками, и пружину. Однако вытеснение крови из двух желуда (K00 одновремен- 20 но требует увеличения мощности, чта увеличивает габариты и оес. Неоптимальная конструкция электромагнита уменьшает

КПД привода. а сама искусственное сердце не обладает удобной формой дпя импланта- 2 ции. Большой вес создает дополнительные неудобства пациенту, что снижает комфортность. Из-за малого КПД электромагнит дрлжен развивать большие усилия, что приводит к быстрому износу, а значит и снижает 30 срок службы.

Наиболее близким техническим решением является искусственное сердце, содержащее корпус, желудочки для крови, камеры для рабочей жидкости и привод, со- ЗБ стоящий из двух злектромагнитоо с подвижными и неподвижными сердечниками и двумя пружинами, двумя сильфонами, закрепленными нижними торцами на общем основании с отверстиями, на котором G про- 40 тивополо>кных сторон установлены элеКтромагниты с пружинами, нижние стороны которых закреплены на общем основании, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками, причем каждый электромагнит помещен в сильфон, à его подвижный сердечник имеет возможность контакта с верхним торцом сипьфона. Рабочей жидкостью является физиологический раствор, а сильфоны заполнены трансформаторным маслом.

Однако наличие о устройстве двух сварных сильфанав, выполняющих как функцию изоляции пространства, заполненного трансформаторным маслом, так и силовую функцию, а именно преодоление статической силы и динамической, возникающей при движении торца сильфана под действием первой пружины, а также силы противодействия сжатию второй пружины. Эта заставляет работать сварные сильфоны при больших силовых нагрузках, чта увеличивает возможность их отказа в рабате.

К недостаткам относится и тот факт, что при выходе из строя хотя бы одного сипьфана устройство становится неработоспособным, Цель изобретения — повышение надежности за счет принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры в другую и непосредственной передачи силаоога усилия от одной пружины к другой.

Поставленная цель достигается тем, что

0 искусственное сердце, содержащее корпус, желудочки дпя крОви, камеры для paGoчей жидкости и привод, состоящий из двух электромагнитов с подвижными и непоцвижными сердечниками, закрепленных с противоположных сторон на общем основании с отверстиями, и двух пружин, одни концы которых закреплены на общем основании, а другие соединены с соответствую- ° щими подвижными сердечниками злектромагнитао, двух сипьфанав, закрепленных нижними торцами на общем основании, причем каждый электромагнит с пружиной помещен о сипьфон, а его подвижный сердечник имеет возможность контакта с верхним торцом сильфана, причем сипьфаны заполнены первой рабочей жидкостью, а второй рабочей жидкостью является физиологический раствор, согласно изобретению, верхние торцы сипьфонов жестко соединены друг с другом с возможностью их совместного перемещения в основании перпендикулярно ему. Причем форма верхних торцов сильфонав и подвижных сердечников повторяет форму соответствующих крышек.

Отличительными признаками данного технического. решения являются: жесткое соединение верхних торцов сильфаноо (с помощью стоек, свободно движущихся в отверстиях общего основания, расположенных между пружинами и боковыми сторонами сильфонов) с возможностью их совместного перемещения в основании перпендикулярно ему.

Введение жестких стоек, расположенных внутри сильфонов и скрепляющих верхние торцы сильфонов с вазможностью их совместного перемещения в основании и перпендикулярно ему, позволяет перекачи вать жидкость из одной камеры в другую путем принудительного вh<павливпния ее åpå3 отверстия в Основании и « .п<<средственна передавать с<1ловь<е ус 1<<<1 11 пружины к пружине бс. <1г«<<л<.:" .:::;:. < и; <<оп<1 функции сильфон:.

2003306

Схема искусственного сердца с электромагнитным приводом показана на чертеже.

Конструкция состоит из корпуса 1 с общим основанием 2, закрепленным в средней части корпуса 1, крышек 3 и 4 с подсоединенными трубопроводами 5 и 6, в которых установлены прямые и обратные клапаны. мембран 7 и 8, сильфонов 9 и 10, закрытых торцами 11 и 12, электромагнитов с неподвижными сердечниками 13 и 14, обмотками 15 и 16, пружинами 17 и 18, установленн ыми между основанием 2 и подвижными сердечниками (якорями) 19 и

20 электромагнитов. Основание 2, сильфон

9 и торец 11 сильфона 9 образуют полость

А, которая через отверстия 21 в основании

2 сообщается с полостью Б, ограниченной соответственно основанием 2, сильфоном

10 и торцом 12. Верхние торцы сильфонов

11 и 12 жестко и герметично скреплены жесткими стойками 22 и 23, свободно движущимися в отверстиях основания 2. Полости

А и Б заполнены первой рабочей жидкостью, например трансформаторным маслом, и представляют собой герметично замкнутое пространство, которое не сообщается с полостями В и Г, образованными соответственно торцами 11 и 12 сильфонов, сильфонами 9 и 10, общим основанием 2, корпусом 1 и мембранами 7 и 8. Полости В и Г заполнены физиологическим раствором, герметичны и не сообщаются между собой.

Пространство, ограниченное крышками 3, 4 и мембранами 7, 8, образуют полости Д и Е, являющимися желудочками сердца, которые через трубопроводы 5 и 6 сообщаются с кровеносными системами. Форма торцов

11 и 12, подвижных сердечников 19 и 20 может, в частности, повторять форму крышекЗи4, Устройство работает следующим образом.

В исходном положении, показанном на чертеже, в обмотку 15 подано электропитание, якорь электромагнита 19 притянут к корпусу электромагнита, пружина 17 сжата, обмотка 16 другого электромагнита обесточена, поэтому на якорь 20 не действуют никакие силы, кроме остаточного усилия свободной пружины 18. Между якорем 19 и крышкой 3 устанавливается максимальный зазор. Объем полости Д максимальный, полости Š— минимальный. Для приведения в действие искусственного сердца необходимо выключить питание обмотки 15. При этом исчезают тяговые усилия электромагнита, освобождается сила сжатой пружины 17, которая, воздействуя через якорь 19 на торец

ll сильфона 9, неча- ает перемещаться и при помощи стоек 22 и 23 перемещает торец

12, сжимая при этом пружину 18 и сильфон

10.

В результате описанных действий перемещаются мембраны 7 и 8, Объем полости

Д уменьшается, а Š— увеличивается, т,е. происходит выталкивание и всасывание крови желудочками через соответствующие клапаны в трубопроводах 5 и 6.

При таком протекании процесса равнодействующая всех сил уменьшается и система (безынерционных сил) придет в равновесие, т.е. движение прекратится при равействе зазоров в двух обесточенных электромагнитах. Чтобы этого не произошло, при подходе системы к положению равновесия на обмотку 16 подается электропитание (обмотка 15 выключена), В результате якорь 20 подтягивается к электромагниту до упора, пружина 18 сожмется, 20 (56} Авторское свидетельство СС C Г

% 1704315, кл. А 61 F2/22,,1988. а освободившаяся пружина 17 будет растягиваться и толкать торцы 11 и 12 сильфонов; в желудочке Д вЂ” систола, à в желудочке Е— диастола. Процесс перемещения торцов 11

25 и 12, стоек 22 и 23 будет продолжаться до момента, когда торец 12 дойдет до механического упора (якорь 20 и торец 12 плотно прижаты к электромагниту). В этом случае объем полости Д минимальный, а полости Е

30 — максимальный.

Таким образом завершился полупериод работы привода искусственного сердца с электромагнитами постоянного тока, Для осуществления другого полупериода, ана35 логично предыдущему, необходимо обесточить обмотку 16 и процесс продолжится.

Использование данного устройства дает возможность выбрать оптимальные динамические характеристики системы

40 (например, форму импульса при выбросе крови), т.к. они зависят от общей площади отверстий 21 основания 2, площади выпускного клапана, характеристик пружин, но не зависят от параметров сильфонов. Если из45 готовить торцы сильфонов и якоря электромагнитов в форме, повторяющей форму крышек, то устройство может работать при выходе одного и даже двух сильфонов из строя, выталкивая кровь из желудочков непосредственно верхними торцами сильфо.нов, ходя объем выталкиваемой крови может несколько уменьшиться. Таким образом, предложенное искусственное сердце отличается повышенной надежностью благодаря устранению силовой нагруз:и на сильфон.

2003306

Составитель Б.Воробьев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А Обручар

Редактор Т.Пилипенко

Заказ 3289

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат Патент . г. Ужгород, ул Га лн1 л 101

Формула изобретения

1. ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ, содержащее корпус, желудочки для крови, камеры для рабочих жидкостей и привод, .состоящий из двух электромагнитов с подвижными и неподвижными сердечниками, закрепленных с противоположных сторон на общем основании с отверстиями, и двух пружин, одни кснцы которых закреплены на общем основании, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками злектромагнитов, раух сильфонов, закрепленных нижними торцами на общем основании, причем каждый злектромагнит с пружиной размещен в сильфоне, à его подвижный сердечник установлен с возможностью контакта с верхним торцом сильфона, причем сильфоны заполнены первой рабочей жидкостью, а второй рабочей жидкостью является физиологический раствор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры в другую к непосредственной передачи силового усилия от одной пружины к другой, верхние

10 торцы сильфонов жестко соединены друг с другом с возможностью их совместного перемещения в основании перпендикуляр«о к нему.

2. Искусственное сердце по п.1, отли"5 чающееся тем, что форма верхних торцов сильфонов и подвижных сердечников повторяет форму соответствующих крышек корпуса,