Искусственное сердце

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации

IIo патентам и товарным знакам (2f) 4799024/14 (22) 06.03.90 (46) 30.11.93 Бюл. ¹ 43 — 44 (71) Московский физико — технический институт

{72) Воробьев БФ (73) Воробьев Борис Федорович (54) ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ (57) Использование: медицинская техника, устройства замены естественного сердца искусственным.

Сущность изобретения: искуственное сердце содержит камеру для привода, которая разделена основанием пополам и заполнена рабочей жидкостью.

Электропривод выполнен s виде электромагнитов, (в) RU (и) 2ОО3349 Cl (51) 1М1 1О неподвижные сердечники которых закреплены по обе стороны основания, а подвижные подпружине— ны. Корпус искусственного сердца снабжен внешней эластичной оболочкой, которая герметично прикреплена к нему краями и образует с корпусом дополнительную камеру, сообщающуюся с камера— ми для рабочей жидкости через отверстия в корпу— се. Между мембранами желудочков и подвижными сердечниками электромагнитов расположены до— полнительные эластичные мембраны, которые за— креплены герметично на корпусе и образуют камеры для другой рабочей жидкости. 1 з.п. ф-пы 2

2003349

Изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам замены естествен ного сердца искусстве н н ым.

Известно искусственное сердце с двумя раздельными желудочками, каждый из которых помещен в корпус и выполнен в виде баллона из эластичного материала. Пластины-толкатели снижают эти искусственные желудочки. Для приведения в действие этих пластин-толкателей имеется соленоид, при движении сердечника которого усилия передаются через рычажную систему и плоскую пружину на упомянутые толкатели, Подобная конструкция позволяет добиться приемлемых для имплантируемого искусственного сердца кровотоков в подключенной к сердцу сосудистой системе.

Однако наличие рычажной системы передачи и значительного количества подвижных механических деталей, изнашивающихся в процессе взаимодействия, приводит к нарушению их регулировки и, как результат, снижается надежность работы устройства. Кроме этого, пластины-толкатели приводятся в непосредственное соприкосновение со стенками искусственных желудочков, что ведет к их преждевременному износу и разрушению элементов крови, И, наконец, серьезной проблемой является обеспечение охлаждения привода, что в совокупности с указанными недостатками усложняет решение проблемы использования описанного искусственного сердца.

Известно более совершенное искусственное сердце, Оно содержит корпус, разделенный мембранами на три камеры, две крайние камеры образуют желудочки. в средней камере расположены привод с системой управления, представляющий собой электродвигатель, поочередно перемещающий эти мембраны. 8 результате чего меняется объем соответствующих желудочков и кровь подается в кровеносную систему или из нее в искусственное сердце.

Однако и эта конструкция не лишена определенных недостатков. Например, эта конструкция также предусматривает взаимодействие мембраны и толкателя непосредственно между собой, При этом образуются зоны концентраций напряжений в определенных участках мембран, что ускоряет их износ и, хотя в меньшей степени. вызывает разрушение элементов крови.

К тому же описанное искусственное сердце в принципе не обеспечивает одновременный выброс крови из желудочков. Следует также учесть. что привод с постоянно работаю.цим электродвигателем имеет меньший ресурс времени и КПД, чем соленоидный

55 привод при довольно сложной системе управления им.

Цель изобретения — достижение физиологического режима работы искусственного сердца за счет обеспечения одновременного выброса крови из желудочков.

Поставленная цель достигается тем, что в искусственном сердце, содержащем корпус с желудочками для крови, камеру для привода и электропривод, камера для привода разделена основанием и заполнена рабочей жидкостью, а электропривод содержит исполнительный механизм с вводами электропитания, закрепленный на основании, и подвижные толкатели, приводимые в движение исполнительным механизмом, причем корпус снабжен внешней эластичной оболочкой, герметично прикрепленной к нему краями и образующей с ним дополнительную камеру, сообщающуюся с камерами для рабочей жидкости через отверстия, выполненные в корпусе под оболочкой, а между мембранами желудочков и подвижными толкателями расположены дополнительные эластичные мембраны, закрепленные герметично на корпусе и образующие камеры для другой рабочей жидкости, Кроме того, исполнительный механизм выполнен либо в виде электромагнитов, неподвижные сердечники которых закреплены по обе стороны основания, а подвижные являются толкателями и подпружинены, либо использованы электродвигатели, закрепленные по обе стороны основания, подвижные якори которых связаны с толкателями, Причем внешняя эластичная оболочка охватывает корпус или его часть.

Отличительными признаками заявленного технического решения являются: — внешняя эластичная оболочка, герметично прикрепленная к корпусу краями и образующая с ним дополнительную камеру, сообщающуюся с камерами для рабочей жидкости через отверстия, выполненные в корпусе под оболочкой, — эластичные мембраны, расположенные между соответствующими желудочками и подвижными толкателями, закрепленные герметично на корпусе и образующие камеры для второй рабочей жидкости.

В качестве электропривода может быть использован любой исполнительный механизм, обеспечивающий одновременное перемещение толкателей. Например, могут быть использованы для реверсивных двигателя, установленные на противоположных сторонах основания, либо на корпусе, может быть использован и один двигатель, могут применяться электромагниты с

2003349

55 подпружиненными подвижными сердечниками, при этом неподвижные сердечники закреплены на основании.

Схема искусственного сердца с одновременным выбросом крови из обоих желудочков показана на фиг. 1 и 2.

Конструкция состоит из корпуса 1 с общим основанием 2, закрепленным в корпусе 1, внешней эластичной оболочки 3, прикрепленной к корпусу 1 краями, крышек

4, 5 с подсоединенными трубопроводами 6, 7, в которых установлены прямые и обратные клапаны, подвижных стенок 8, 9 желудочков, эластичных мембран 10, 11, электромагнитов с неподвижными.сердечниками 12, 13 с обмотками 14, 15, подвижными сердечниками 16, 17 электромагнитов, пружин 18, 19, установленных между основанием 2 и подвижными сердечниками 16, 17 электромагнитов(которые могут повторять форму крышек 4, 5 корпуса 1).

Эластичные мембраны 10, 11 стенки корпуса 1 с общим основанием 2 образуют камеры А и Б для первой рабочей жидкости, сообщающиеся через отверстия 20 в основании 2. Внешняя эластичная оболочка 3 с корпусом 1 образует камеру B для первой рабочей жидкости. сообщающуюся с камерами А и Б при помощи отверстий 21 в корпусе под оболочкой, Пространства между эластичными мембранами 10, 11, подвижными стенками 8, 9 желудочков для крови, заполненные полностью второй рабочей жидкостью, образуют полости Д и Г.

Пространства между крышками 4, 5 и подвижными стенками 8, 9 образуют полости

Е и Ж, являющиеся желудочками искусственного сердца, которые через трубопроводы 6 и 7 сообщаются с кровеносными системами реципиента. Подвижные сердечники 16, 17 электромагнитов могут, в частности, повторять форму крышек 4 и 5 соответственно.

Предложенное устройство работает следующим образом.

В исходном положении, показанном на фиг. 1, в обмотки 14, 15 подано электропитание, якори 16, 17 притянуты к неподвижным сердечникам 12, 13 электромагнитов, пружины 18, 19 сжаты. Между якорями 16, 17 и крышками 4, 5 устанавливается максимальный зазор, Кровь заполнила желудочки

Е и Ж, вытеснив из камер А и Б часть первой рабочей жидкости в камеру В, объем кото5

40 рой стал равен обьему крови в желудочках.

Для приведения искусственного сердца в действие необходимо выключить электропитание обмоток 14, 15. При этом исчезают тяговые усилия электромагнитов, освобождаются силы сжатия пружин 18, 19, воздействующие на якори 16, 17 соответственно, которые начинают перемещаться, вступая в непосредственный контакт с эластичными мембранами 10, 11. Через жидкую гидравлическую связь, т.к. полости Г и Д полностью заполнены второй рабочей жидкостью, при помощи мембран 10, 11 якори 16, 17 воздействуют на подвижные стенки 8, 9, которые, перемещаясь, выталкивают кровь из желудочков Е и Ж. При этом первая рабочая жидкость перетекает иэ камеры В через отверстия 21 в камеры А и Б. В камерах А, Б, В находится только первая рабочая жидкость (воздух отсутствует), В результате описанных действий перемещаются подвижные стенки 8, 9, выталкивая кровь через соответствующие клапаны 6, 7 в трубопроводах. В желудочках Е и Ж вЂ” систола.

Пружины 18, 19 полностью выпрямляются, зазор между крышками 4, 5 и якорями

16, 17 минимальный (фиг, 2), В этот момент подается электропитание одновременно на обмотки 14, 15 электромагнитов (фиг. 1), в которых возникают достаточные тяговые усилия, под действием которых сжимаются пружины 18, 19. Якори подтягиваются к электромагнитам до упора.

На мембраны 10, 11 (подвижные стенки 8, 9) воздействует практически лишь сила, возникающая под действием давления крови.

Кровь начинает постепенно, практически свободно, самотеком, без усилий со стороны устройства заполнять желудочки Е и Ж, постепенно вытесняя первую рабочую жидкость из камер А и Б в камеру В, В желудочках Е и Ж вЂ” диастола, Через некоторое время желудочки Е и Ж заполняются кровью.

Таким образом завершается полный период работы искусственного сердца с одновременным выбросом крови из обоих желудочков с электрîMàcíèòным приводом.

Для осуществления другого периода необходимо обесточить обмотки 14, 15 и процесс продолжится. (56) Патент Великобритании N. 1468885, кл. А 61 М1/03,,1977.

2003349

Риа. 7

Формула изобретения

1. ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ, содержащее корпус с желудочками для крови, камеру для привода и электропривод, отличающееся,тем, что, с целью достижения физиологичного режима работы искусственного сердца за счет обеспечения одновременного выброса крови из желудочков, камера для привода разделена основанием и заполнена рабочей жидкостью, а электропривод содержит исполнительный механизм с вводами электропитания, закрепленный на основании, и подвижные толкатели, приводимые в движение исполнительным механизмом, причем корпус снабжен внешней эластичной оболочкой, герметично прикрепленной к нему краями и образующей с ним дополнительную камеру, сообщающуюся с камерами для рабочей жидкости через отверстия, выполненные в корпусе под оболочкой, а между мембранами желудочков и подвижными толкателями расположены дополнительные эластичные мембраны, закрепленные герметично на корпусе и об5 раэующие камеры для другой рабочей жидкости.

2. Сердце по п.1, отличающееся тем, что исполнительный механизм выполнен в виде электромагнитов, неподвижные сер10дечники которых закреплены по обе стороны основания, а подвижные являются толкателями и подпружинены.

3. Сердце по п.1, отличающееся тем, 15что в качестве исполнительного механизма использованы электродвигатели, закрепленные по обе стороны основания, подвижные якоря которых связаны с толкателями.

2С 4. Сердце по пп.1 - 3, отличающееся тем, что внешняя эластичная оболочка охватывает корпус или его часть.

2003349

Заказ 3292

Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

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

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

Составитель Б.Воробьев

Редактор Т.Пилипенко Текред M.Ìîðãåíòàë корректор А.Козориз