Перфузионный насос

 

Изобретение относится к насосам, предназначенным для перекачивания и циркуляции крови, например, в аппаратах искусственного кровообращения. Полый корпус насоса состоит из цилиндрического стакана с продольными базовыми фланцами. На внешней стороне базовых фланцев расположены канавки сегментного сечения с отверстиями каналов, соединяющих канавки с полостью стакана, в которой помещен поршень. Плоские эластичные кровеносные шланги выполнены в виде секций, размещенных в шланговых канавках и укрепленных на съемных фланцах, герметично закрепленных на базовых роликовыми кассетами. Прямолинейно-возвратное движение поршня происходит с помощью штока, в продольной канавке которого укреплена зубчатая рейка, взаимодействующая с зубчатым колесом, ось которого соединена с осью электродвигателя через редуктор числа оборотов. В крайних положениях поршня направление вращения электродвигателя меняется на обратное с помощью концевых выключателей. В зоне крепления штока с поршнем расположен клапан сброса избыточного давления, создаваемого поршнем в полости стакана, в верхней части которого, на его внутренней поверхности, имеются канавки для всасывания атмосферного воздуха с последующим его сжатием и нагнетанием в шланговые канавки. На внешней поверхности каждого базового фланца расположен выпускной клапан в виде пересекающего шланговые канавки паза, герметично закрытого эластичной диафрагмой и сообщающегося с окружающей средой. Изобретение обеспечивает автономность работы насоса. 7 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относятся к насосам для перекачивания и циркуляции крови, например в аппаратах искусственного кровообращения (АИК). Широкое применение для подобных целей имеют насосы перистальтического действия, известен в частности перфузионный насос перистальтического действия (патент РФ 2101034, кл. 6 А 61 М 1/10, F 04 В 43/12, 1995), в котором разъемный полый корпус насоса разделен рабочим органом на насосную и приводную камеры. Герметично замкнутая полость насосной камеры сообщается со средством вакуумной откачки и в ней размещены, расположенные по направлению бегущего магнитного поля одноразовые эластично-гибкие кровеносные шланги плоского сечения с входными и выходными каналами на их концах.

Рабочий орган насоса выполнен в виде пассивной к магнитному полю эластично-гибкой диафрагмы и упругогибких ферромагнитных лент, расположенных между диафрагмой и кровеносными шлангами и ориентированных вдоль этих шлангов. Герметично замкнутая полость приводной камеры заполнена газовой средой под давлением, превышающим давление перекачиваемой среды на выходе насоса. Для создания бегущего магнитного поля служит блок электромагнитов, последовательно включаемых и выключаемых по заданной программе.

Наличие в известном насосе блока электромагнитов, являющегося приводом рабочего органа насоса, осложняет или делает невозможным применение такого насоса, как и других известных насосов, в полевых условиях и даже в стационарных клинических условиях при аварийном выключении электроэнергии, если отсутствует аварийная система электропитания.

Целью изобретения является исключение обязательной необходимости электроэнергии для привода рабочего органа насоса, например, путем использования для этого силового пневмоцилиндра, действующего от баллона сжатого воздуха или от компрессора с буферным объемом, с возможностью действия компрессора от ручного привода.

С этой целью корпус насоса выполнен в виде цилиндрического стакана с продольными базовыми фланцами, герметично закрытыми съемными фланцами с помощью роликовых кассет, а сам стакан установлен на базовом элементе насоса с помощью продольных канавок на его внешней поверхности. На внешней стороне каждого базового фланца параллельно расположены канавки сегментного сечения, сообщающиеся с полостью стакана через каналы с отверстиями в зоне входных каналов кровеносных шлангов и в зоне дна стакана.

Одноразовые кровеносные шланги выполнены в виде секций, герметично укрепленных входными и выходными каналами в отверстиях съемных фланцев, а сами шланги размещены в сегментных канавках базовых фланцев. Кроме того, на внешней стороне каждого базового фланца, в зоне выходных каналов кровеносных шлангов, имеется выпускной клапан в виде паза, расположенного ортогонально шланговым канавкам, герметично закрытого эластичной диафрагмой и сообщающегося с окружающей средой или источником газа под давлением, превышающим давление окружающей среды.

Внутри стакана находится поршень со штоком, являющийся рабочим органом насоса. В зоне соединения штока с поршнем расположен регулируемый клапан сброса избыточного давления, создаваемого поршнем в полости стакана, в верхней части которого, вдоль образующей его внутренней поверхности, расположены канавки для всасывания атмосферного воздуха с последующим его сжатием и нагнетанием в сегментные канавки. Предусмотрены взаимозаменяемые разновидности внешнего привода поршня: электромеханический, ручной и пневмо- или гидропривод. Электромеханический привод в виде электродвигателя с редуктором числа оборотов связан с осью зубчатого колеса, подвижно укрепленного на направляющей втулке штока и взаимодействующего с зубчатой рейкой, укрепленной в продольной канавке штока. На защитном колпачке, установленном на направляющей втулке штока, укреплены концевые выключатели меняющие направление вращения электродвигателя в крайних положениях поршня.

Ручной привод выполнен в виде укрепленного на направляющей втулке штока качающегося рычага с зубчатым колесом, расположенном на оси качания рычага, и с рукояткой на его свободном конце. При этом зубчатое колесо рычага взаимодействует с зубчатой рейкой штока через зубчатое колесо, подвижно укрепленное на направляющей втулке штока.

Пневматический привод выполнен в виде силового пневмоцилиндра, укрепленного соосно на цилиндрическом стакане, а его поршень непосредственно связан с поршнем насоса с помощью общего штока.

Возможен вариант выполнения корпуса насоса, до которому сегментные канавки и кольцевая канавка общего выпускного клапана, герметично закрытая эластичной кольцевой манжетой, выполнены непосредственно на внешней поверхности стакана, плотно охваченного полуцилиндрами с продольными фланцами и отверстиями для герметичного закрепления в них входных и выходных каналов кровеносных шлангов. С помощью продольных фланцев полуцилиндров корпус насоса установлен на базовом элементе, содержащем роликовые кассеты.

Изобретение поясняется фиг. 1-7.

Полый корпус насоса состоит из цилиндрического стакана (1) с базовыми фланцами (2), на которых расположены шланговые канавки (3) и пересекающий их паз (4) выпускного клапана, герметично закрытый эластичной диафрагмой (5). С помощью роликовых кассет (6) базовые фланцы герметично закрыты съемными фланцами (7) с отверстиями (8) для герметичного закрепления в них входных (9) и выходных (10) каналов кровеносных шлангов (11), выполненных в виде секций (12), фиксировано устанавливаемых на съемных фланцах с помощью контрольных шпилек (13).

Внутри цилиндрического стакана установлен поршень (14) со штоком (15), а на стакане укреплена направляющая втулка (16) штока. В зоне дна стакана имеются отверстия каналов (17), соединяющих его полость со шланговыми канавками, а в верхней части стакана имеются канавки (18) для заполнения его полости атмосферным воздухом. В зоне соединения штока с поршнем расположен клапан сброса избыточного давления, выполненный в виде диафрагмы (19) с отверстием, охватывающим конусную пробку (20) с резьбовым хвостовиком (21).

Вариант выполнения корпуса насоса с непосредственно расположенными на внешней поверхности цилиндрического стакана шланговыми канавками и пересекающей их кольцевой канавкой содержит полуцилиндры (22) с продольными фланцами (23) и отверстиями (24) для закрепления кровеносных шлангов. С помощью продольных фланцев полуцилиндров насос устанавливают на его базовом элементе (25) с роликовыми кассетами (26).

Электромеханический привод поршня содержит электродвигатель с редуктором числа оборотов (не показан), соединенный с осью зубчатого колеса (27), взаимодействующего с зубчатой рейкой (28), укрепленной в продольной канавке (29) штока, а также расположенные на защитном колпачке (30) концевые выключатели (не показаны), меняющие направление вращения злектродвигателя в крайних положениях поршня.

Ручной привод поршня содержит укрепленный на направляющей втулке штока качающийся рычаг (31) с зубчатым колесом (32), расположенным на оси качания рычага и взаимодействующим с зубчатой рейкой штока. На свободном конце качающегося рычага имеется рукоятка (33).

Пневматический привод поршня содержит установленный на цилиндрическом стакане силовой пневмоцилиндр (34), поршень (35) которого непосредственно связан со штоком поршня насоса.

Для приведения насоса в действие, в соответствии с реальными условиями и возможностями, на цилиндрическом стакане корпуса укрепляют одно из взаимозаменяемых устройств привода поршня насоса. Секционированные кровеносные шланги входными и выходными каналами герметично укрепляют в отверстиях съемных фланцев, а сам стакан продольными пазами устанавливают на базовом элементе насоса.

После соединения входных и выходных каналов кровеносных шлангов с соответствующими сосудами кровеносной системы приводят в действие поршень насоса, работающего по двухтактному циклу. При движении поршня вверх происходят разрежение газовой среды в полости стакана и через каналы, соединяющие ее с каждой сегментной канавкой, происходит разрежение газовой среды под кровеносными шлангами, в результате чего происходит всасывание крови в кровеносные шланги через их входные каналы. В верхнем положении поршня происходит всасывание атмосферного воздуха в полость стакана через канавки, соединяющие ее с окружающей средой. При движении поршня вниз происходит сжатие воздуха, заполнившего полость стакана, до величины давления, регулируемой клапаном сброса избыточного давления. При этом струйки воздуха, поступающего в сегментные канавки через отверстия, расположенные против входных каналов кровеносных шлангов, закрывают их изнутри и проталкивают заполнившую кровеносные шланги порцию крови через выходные каналы, открывая выпускные клапаны путем вдавливания эластичных диафрагм внутрь их пазов за счет создаваемой разности давления на их противоположные стороны.

Аналогичным образом подготавливается и приводится в действие насос, выполненный по второму варианту устройства корпуса. В этой случае кровеносные шланги герметично укреплены в отверстиях стенок полуцилиндров, а сами полуцилиндры с помощью продольных фланцев установлены на базовом элементе насоса, содержащем роликовые кассеты.

Возможность применения и оперативной замены различных устройств привода поршня насоса позволяет, в зависимости от конкретных условий и возможностей проведения экстренных хирургических операций, использовать предлагаемый насос не только в непредвиденно сложных стационарных условиях, но и в полевых условиях и даже в условиях неотложного транспортирования пациента.

Формула изобретения

1. Перфузионный насос, содержащий размещенные в герметично замкнутой полости корпуса насоса одноразовые эластичные кровеносные шланги плоского сечения с входными и выходными каналами на их концах, отличающийся тем, что одноразовые кровеносные шланги с входными и выходными каналами размещены в шланговых канавках сегментного сечения, параллельно расположенных на одном или нескольких базовых фланцах корпуса насоса, каждая из которых через отверстие в зоне входного канала шланга сообщается с источником периодически изменяющегося давления газовой среды от состояния разрежения до давления, превышающего давление окружающей среды, а в зоне выходных каналов шлангов расположен общий для всех размещенных на базовом фланце кровеносных шлангов выпускной клапан, выполненный в виде пересекающегося с шланговыми канавками паза, герметично закрытого упругоэластичной диафрагмой, с образованием замкнутой полости клапана, которая сообщается с окружающей средой или источником газа под давлением превышающим давление окружающей среды, при этом кровеносные шланги посредством своих входных и выходных каналов герметично укреплены на съемном фланце, герметично установленном на базовом фланце.

2. Перфузионный насос по п. 1, отличающийся тем, что источник периодически изменяющегося давления газовой среды выполнен в виде составляющего корпус насоса цилиндрического стакана, во внутренней полости которого помещен поршень со штоком, в зоне соединения которых расположен клапан сброса избыточного давления, а шток подвижно укреплен в направляющей втулке, соосно установленной на стакане, при этом в зоне дна стакана имеются отверстия каналов, соединяющих полость стакана с шланговыми канавками, а в верхней части стакана вдоль образующей его внутренней поверхности имеются канавки, соединяющие полость стакана с окружающей средой.

3. Перфузионный насос по п. 1 или 2, отличающийся тем, что клапан сброса избыточного давления выполнен в виде упругоэластичной манжетной диафрагмы с отверстием, охватывающим пробку, выполненную в виде тела вращения с резьбовым хвостовиком.

4. Перфузионный насос по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что одноразовые кровеносные шланги с входными и выходными каналами на их концах выполнены в виде секций, герметично укрепляемых в отверстиях съемных фланцев, герметично закрепляемых на базовых фланцах с помощью роликовых кассет.

5. Перфузионный насос по пп. 1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что параллельно расположенные шланговые канавки и ортогонально пересекающая их, герметично закрытая упругоэластичной манжетой, кольцевая канавка выпускного клапана выполнены непосредственно на внешней поверхности цилиндрического стакана, плотно охваченного полуцилиндрами с отверстиями для герметичного закрепления в них входных и выходных каналов кровеносных шлангов и с продольными фланцами для соединения полуцилиндров и закрепления насоса на его базовом элементе, содержащем роликовые кассеты.

6. Перфузионный насос по пп. 1, 2, 3, 4 или 5, отличающийся тем, что поршень имеет электромеханический привод поршня, состоящий из электродвигателя и редуктора числа оборотов, который связан с осью зубчатого колеса, взаимодействующего с зубчатой рейкой, укрепленной в продольной канавке штока, а на защитном колпачке, установленном на направляющей втулке штока, размещены концевые выключатели, меняющие направление вращения электродвигателя в крайних положениях поршня.

7. Перфузионный насос по пп. 1, 2, 3, 4 или 5, отличающийся тем, что поршень имеет ручной привод поршня, выполненный в виде укрепленного на направляющей втулке штока качающегося рычага с зубчатым колесом, расположенным на оси качания рычага и с рукояткой на его свободном конце, при этом зубчатое колесо рычага имеет возможность взаимодействия с зубчатой рейкой штока через зубчатое колесо, подвижно укрепленное на направляющей втулке штока.

8. Перфузионный насос по пп. 1, 2, 3, 4 или 5, отличающийся тем, что поршень имеет пневмо- или гидропривод поршня, выполненный в виде силового пневмо- или гидроцилиндра, соосно установленного на цилиндрическом стакане корпуса насоса, а его поршень с помощью штока непосредственно связан с поршнем насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7