Искусственный орган для систем вспомогательного и заместительного кровообращения
Изобретение может быть использовано в кардиохирургии. Устройство состоит из четырех конструктивных элементов: базового элемента в виде перфорированной трубки, рабочего элемента в виде упругоэластичной диафрагмы, охватывающей перфорированную трубку, корпусного элемента в виде упругоэластичной оболочки, охватывающей кольцо жесткости для образования конусообразной полости, в которой соосно расположены перфорированная трубка и упругоэластичная диафрагма, и исполнительной части пневмо- и/или гидропривода, взаимодействующей с упругоэластичной диафрагмой. Изобретение направлено на повышение надежности и биологической совместимости при имплантации в тело пациента. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Устройство для перекачивания крови в системах вспомогательного и заместительного кровообращения представляет конструктивное сочетание, по меньшей мере, трех из четырех основных элементов такого устройства, в зависимости от его функционального назначения - для трансплантации в тело пациента или иного применения в кардиохирургии.
Основными составляющими элементами такого устройства являются: базовый элемент, выполненный в виде жесткой или упругожесткой перфорированной трубки, главный рабочий элемент, выполненный в виде упругоэластичной диафрагмы, туго охватывающей базовый элемент, корпусной элемент, выполненный в виде упругоэластичной оболочки, туго охватывающей кольцо жесткости для создания конусообразной полости, в которой соосно расположены базовый и основной рабочий элементы устройства, а четвертым основным элементом является исполнительная часть пневмо- и/или гидропривода, взаимодействующая с упругоэластичной диафрагмой, выполненная в виде полого торообразного упругоэластичного кольца, концентрично расположенного в поперечном сечении устройства.
В зависимости от функционального назначения устройства в нем могут быть использованы два или четыре кровяных клапана и герметичный ввод упругоэластичного шланга, предназначенного для сообщения рабочих объемов исполнительной и задающей частей пневмо- и/или гидропривода.
Существенной особенностью устройства является отсутствие в нем пар трения первого и второго рода и резьбовых соединений - герметичные соединения составляющих его основных элементов выполнены с помощью упругоэластичных натяжных крепежных элементов, кроме того, для изменения величины ударного объема крови достаточно заменить кольцо жесткости корпусного элемента на кольцо большего или меньшего размера или изменить режим работы пневмо- и/или гидропривода. Особо существенным является то, что рабочий объем исполнительной части пневмо- и/или гидропривода в несколько раз меньше ударного объема крови.
Для лучшей биосовместимости могут быть применены внутренние и внешние защитные оболочки устройства(типа перчаток), выполненные из материала, отвечающего требованиям биосовместимости. Этим требованиям должен отвечать и материал главного рабочего органа.
На фиг.1 показан вариант конструктивного выполнения устройства для систем вспомогательного кровообращения, например, левожелудочкового обхода сердца. Глухая перфорированная трубка 1 туго охвачена глухой упругоэластичной диафрагмой 2, а упругоэластичная оболочка 3, с помощью кольца жесткости 4, образует конусообразную глухую полость 5, внутри которой соосно расположены глухая перфорированная трубка 1, туго обтянутая глухой упругоэластичной диафрагмой 2.
Открытые концы диафрагмы и корпусной оболочки с помощью упругоэластичного крепежного кольца 6 герметично закреплены в кольцевой канавке 7, выполненной на открытом конце глухой перфорированной трубки 1, а с помощью гофра 8 на открытом конце диафрагмы 2 закреплен упругоэластичный соединительный шланг 9, герметично укрепленный в твердом диске 10, плотно охваченном упругоэластичным гофром 11, плотно охватывающим и соединительный шланг 9.
В этом варианте выполнения устройства упругоэластичная оболочка корпусного элемента имеет входной 12 и выходной 13 шланговые патрубки с гофрами, в которых укреплены входной 14 и выходной 15 искусственные кровяные клапаны, а функцию исполнительной части пневмо- и/или гидропривода, взаимодействующей с упругоэластичной диафрагмой 2, выполняет полое торообразное упругоэластичное кольцо 16, имеющее тканевый каркас из. технического батиста в виде ленточных колец или ленточной спирали.
Действие устройства, выполненного по этому конструктивному варианту, происходит следующим образом: при подаче рабочей среды под давлением в полость упругоэластичного кольца 16, оно растягивается, принимая торообразную форму, и в результате его воздействия на упругоэластичную диафрагму она растягивается и происходит выталкивание очередного ударного объема крови из кровяной полости 5 через аортальный клапан 15, а при уменьшении давления рабочей среды внутри полого кольца 16 диафрагма 2 принимает свое исходное положение, в результате чего происходит всасывание очередного ударного объема крови через митральный клапан 14.
На фиг.2 показан другой вариант конструктивного выполнения устройства подобного назначения с использованием перфорированной трубки с кольцевыми канавками на ее открытых концах, предназначенными для закрепления туго охватывающей ее упругоэластичной диафрагмы с гофрами на ее открытых концах, служащими для закрепления в них входного 17 и выходного 18 искусственных клапанов, при этом, один из них совмещает функцию герметичного ввода упругоэластичного соединительного шланга 9. Корпусный элемент в этом варианте выполнения не обязателен, т.к. клапаны крепятся на открытых концах перфорированной трубки, а не на корпусной оболочке.
На фиг.3 показан вариант конструктивного выполнения устройства для систем заместительного кровообращения(искусственное сердце), который от предшествующих вариантов отличается тем, что в нем два желудочка и в каждом по два клапана.
В качестве правого желудочка используется кровяная полость 19, ограниченная упругоэластичной диафрагмой 20, а левым желудочком служит кровяная полость 21, заключенная между диафрагмой 20 и упругоэластичной оболочкой 22 корпусного элемента. Клапаны левого желудочка, подобно первому варианту, укреплены на упругоэластичной оболочке корпусного элемента, а клапаны правого желудочка, подобно второму варианту, укреплены на концах упругоэластичной диафрагмы 20, при этом один из них комбинированный, как и во втором варианте. При двухстороннем подводе рабочей среды в исполнительную часть пневмо- и/или гидропривода оба клапана правого желудочка должны быть комбинированными.
На фиг.2 и 3 показаны изображения, соответствующие двум крайним положениям диафрагмы (для большей наглядности).
Действие устройства, выполненного по третьему варианту, подобно предшествующим с той особенностью, что циркуляция крови в желудочках происходит в противофазе: при систоле в правом желудочке, диастола - в левом и наоборот.
Рассмотренные варианты осуществления устройства являются основополагающими и показывают целесообразность комбинирования основных элементов подобных устройств для их различного назначения и различных условий и способов их применения, например, устройство, выполненное по второму варианту, можно, поместить в прозрачный сосуд с прозрачной жидкостью со строго регулируемой температурой, при этом возможность и простота визуального наблюдения искусственного органа может оказаться весьма целесообразной, а использование в этом конструктивном варианте не трех, а четырех основных элементов позволит строго поддерживать тепловой режим действующего устройства, например, в течение времени левожелудочкового обхода сердца. Для этого необходимо шланговые патрубки корпусного элемента соединить с сосудом, наполненным жидкостью с оптимальной температурой. Возможны многие другие видоизменения устройств подобного вида, что особенно существенно при научных исследованиях.
Предлагаемые разновидности устройств различного функционального назначения могут быть успешно унифицированы, ибо выполняются из одинаковых или близких по форме и размерам конструктивных элементов. Это существенно снижает затраты на их изготовление и делает более доступным их широкое применение, а в несколько раз меньший рабочий объем исполнительной части пневмо- и/или гидропривода, чем ударный объем крови, существенно уменьшает размеры и вес автономного источника энергопитания, делая возможным его размещение на медицинском поясе пациента.
1. Устройство для перекачивания крови, используемое в системах вспомогательного и заместительного кровообращения, содержащее базовый элемент в виде перфорированной трубки из твердого или упруготвердого материала, рабочий элемент в виде упругоэластичной диафрагмы, туго обтягивающей перфорированную трубку, корпусной элемент в виде упругоэластичной оболочки, туго охватывающей кольцо жесткости, служащее для образования конусообразной полости, в которой соосно размещены базовый и рабочий элементы, и исполнительную часть пневмо- и/или гидропривода, выполненную в виде полого торообразного упругоэластичного кольца, концентрично расположенного в поперечном сечении устройства между перфорированной трубкой и упругоэластичной диафрагмой, причем торообразная полость этого кольца посредством соединительного упругоэластичного шланга сообщается с задающей частью пневмо- и/или гидропривода, а на оболочке конусообразной полости размещены входной и выходной клапаны.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него дополнительно введены два клапана, при этом один из них выполняет функцию герметичного ввода шланга, соединяющего рабочие полости исполнительной и задающей частей пневмо- и/или гидропривода.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что клапаны, герметично укрепленные на открытых концах перфорированной трубки, выполняют функцию герметичного ввода упругоэластичных шлангов, соединяющих рабочую полость исполнительной части с двумя задающими частями пневмо- и/или гидропривода.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полое торообразное упругоэластичное кольцо имеет тканевый каркас, выполненный в виде ленточных колец или ленточной спирали.
