Аппарат искусственного кровообращения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (») 256169 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.04.68 (21) 1229402/31-16 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет(43) Опубликовано 05.01.77.Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 10.05.77 (51) М. Кл.

А 61 М 1/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оа делам изооретеннй и открытий (53) УДК 615.475:612 . . 172.5 (088.8) (72) Авторы Б. С. Бобров, Н. А. Супер-Файнштейн, E. Е. Балабин, изобретения А. М. Егоров, Л. В. Макаров и В, С. Касулин

Всесоюзный научно-исследовательский институт хирургической аппаратуры и инструментов (71) Заявитель (54) АППАРАТ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАШЕНИЯ

Известны аппараты искусственного кровообращения, содержащие перфузионные насосы мембранного типа с электромеханическим приводом, системой ручного привода и системами регулирования и измерения частоты пульса и величины ударного объема, оксигенатор крови пенно-пленочного типа с системой сигнализации и остановки аппарата при критическом снижении уровня крови в оксигенаторе, теплообменник с системой измерения температуры крови и теплоносителя, сосуд резервной крови, подвижно закрепленный на вертикальной штанге, фильтрловушку, газовые расходомеры, увлажнитель газов и магистральные трубы со сменными артериальными канюлями и венозными катетерами. Эти аппараты не исключают значи тельного влияния на частоту пульса колебаний напряжения электросети, влияния знакоцеременных нагрузок электромеханическо- gp гопривода,колебанийгидродинамическогосопротивления в экстракорпоральной системе аппарата.

Ремонт и эксплуатация таких аппаратов сопряжены с трудностями, так как электрические элементы расположены по всему объему аппаратов. 25

1Яелью изобретения является создание такого аппарата искусственного крообращения, в котором бы было уменьшено влияние знакопеременных нагрузок электромеханичес кого привода, колебаний гидр одинамического сопротивления в экстракорпоральной системе, а также колебаний напряжения в электросети на частоту пульса.

Это достигается путем стабилизации числа оборотов электродвигателя во всем диапазоне его регулирования. Для этого система регулирования частоты пульса выполнена в виде импульсной электронной схемы, выходной сигнал которой коммутирует полупроводниковые управляемые вентили, установленные в цепи электродвигателя, и в нее введена тахометрическая обратная связь по скорости вращения якоря электродвигателя.

Кроме того, для обеспечения синусоидального закона движения мембран двух перфузионных насосов, работающих в противофазе, и исключения погрешности их сдвига по фазе, средний диск крестовой муфты, входящий в механизм регулирования длины хода штоков насосов, может быть шарнирно соединен с

256169 ползуном кулисы, противоположные концы которой выполнены в виде штоков насосов.

Лля упрощения конструкции ручного привода и исключения влияния усилия обратного хода упругих мембран перфузионных насосов на закон движения их штоков устройство автоматического отключения из кинематической цепи электромеханического привода элементов электродвигатель — червячный редуктор целесообразно выполнить в виде муфты обгона двустороннего действия, обойма которой жестко связана с червячным колесом редуктора, ступица неподвижно закреплена на валу червячного Kmxeca, а свободный конец водила муфты выполнен в виде валика с посадочным местом длч фиксации сьемной рукоятки. датчик регистрации величины хода штоков перфузионных насосов может быть выполнен в виде потенциометра и жестко связан с 20 ходовым винтом системы регулировачия величины ударного объема а в измерители,ное устройство введены нелинейные электронные ггреобразователи сигналов потенциометра, включенные B цепь показывающего прибора че- 25 рез переключатель диапазонов er o шкалы.

Это уменьшает погрешность измерения величины ударного обьема и обеспечивает возможность его отсчета по одной линейной шкале показывающего прибора, 30

Лля упрощения процесса эксплуатации и конструкции системы измерения давления в артериальной магистрали аппарата, а также повышения точности измерения разделитель сред может быть выполнен в виде упрутой 35 трубки с глухим концом, герметично установленной внутри фильтра ловушки и соединенной с манометром.

При выполнении мостовых схем системы измерения температуры крови и теплоноси- 40 теля связанными с одним показывающим прибором через общий переключатель упрощается конструкция предлагаемого аппарата и уменьшаются его габариты.

Зля упрощения эксплуатации и ремонта 45 аппарата целесообразно все элементы электросхемы и показывающие приборы смонтировать на отдельном выдвижном шасси, одна из стенок которого является лицевой панелью.

Кроме того, для удаления посторонних взрывоопасных газовых смесей из аппарата, а также охлаждения электродвигателя и блоков электросхемы в процессе работы в верхней части аппарата на выдвижном шасси может быть установлен воздушный вентилятор.

Повышение эффективности процесса пенсгашения отсасыва.емой из полостей сердца крови в предлагаемом аппарате может быть достигнуто путем увеличения фактической площади контакта крови с пеногасительными дисками сосуда резервной крови, для чего на несущий стержень пеногасительного устройства надета воронка, опирающаяся своей наружной кромкой в кольцевую проточку кораргуса центробежной камеры сосуда резервной крови, а перфорированные пеногасительные диски, закрепленные на несущем стержне, имеют сферическую форму поверхности.

При этом диски оольшего диаметра расположены выпуклостью вниз по направлению тока крови, а диски меньшего диаметра, чередуясь с дисками большего диаметра, расположены выпуклостью вверх, против тока крови.

Для упрощения процесса перемещения со суда резервной крови по высоте штанги и фиксации его в требуемом почожении штачга может быть снабжена зубчатой рейкой, а в несущий кронштейн сосуда резервной крови вмонтирована шестерня, с валом которой связана подпруялненная поворотная рукоятка, имеющая торцовые зубья, взаимодейстующие в момент фиксации сосуда резервной крови с неподвижными торцовыми зубьями несущего кронштейна.

На фиг, 1 изображена принципиальная схема аппарата; на фиг. 2 — фильтр-ловушка, разрез; на фиг. 3 — сосуд резервной крови„ на фиг. 4 — то же, разрез по А-A на фиг.З; на фиг. 5 - принципиальная электрическая схема регулирования частоты пульса; на фиг. 6 - электромеханический привод, продольный разрез; на фиг. 7 — то же, разрез

rro -5 На фиг, 6; на фиг. 8 - принципиальная электрическая схема устройства для измерения ударного обьема.

Предлагаемый аппарат искусственного кровообращения содержит перфузионные насосы 1 мембранного типа с электромеханическим приводом 2, системой ручного привода с ручкой 3 и системами регулирования и измерения частоты пульса и величины удар. ного обьема.

Из вены организма кровь через магистральную трубку 4 самотеком поступает в сосуд 5 резервной крови, из которого по трубке 6 попадает в оксигенатор 7 пеннопленочного типа, снабженный системой сигнализации и остановки аппарата при критическом снижении уровня крови в нем. Подаваемая через увла,книтель 8 в оксигенатор газовая смесь вспенивает там кровь и насыщает ее кислородом. Пена гасится, а оксигенированная кровь поступает в щели теплообменного устройства 9, а оттуда в камеры насосов 1.

Аппарат снабжен газовыми расходомерами 10, например, типа ротаметров, предназ наченными для замера расхода газовой смеси, и фильтром-ловушкой 11. При обратном

25616 движении мембран перфузионных насосов кровь попадает в фильтр-ловушку и через

его нижний штуцер по трубке 12 нагнетается в артерию организма. Контроль за давлением крови в полости фильтра-ловушки осуществляется манометром 13. Пузырьки газа из верхней части фильтра-ловушки отводятся в сосуд резервной крови. Нижняя часть фильтра-ловушки соединена с распределителем 14 венэзнэй крови. Этэ сэединение эбразует шунтэвую цепь,пэ которой осуществляется циркуляция растворов и крови при подготовке аппарата к употреблению. Внутри фильтра-ловушки имеется разделитель сред, выполненный в виде упругой трубки 15 с глухим концом, служащей одновременно датчиком давления, Внутренняя пэлэсть трубки

15 соединена с манометром 13. для повышения эффективности процесса пеногашения отсасываемой из полости сердца крови пеногасительное устройство сосуда резервной крови выполнено в виде полого несущего стержня 16, на который надета воронка 17, опирающаяся своей наружной кромкой в кольцевую проточку корпуса центробежной камеры 18, а перфорированные пенэгасительные диски 19 имеют сферическую форму. При этом диски большего диаметра расположены выпуклостью вниз, по направлению тока крови, а диски меньшего диаметра, чередуясь с дисками большего диаметра, расположены выпуклостью вверх, против тока крови.

Сосуд резервной крови выполняет несколько функций, а именно — служит резервной емкостью для донорской крови, является приемником отсасываемой из полостей сердца крови и промежуточной емкостью для венэзнэй крови.

Сосуд резервной крови закреплен на крон-4о штейне 20, который может перемещаться по штанге 21 с зубчатой рейкой 22. В кронштейн 20 вмонтирована шестерня 23, жестко соединенная с валом 24, который вращается в двух опорных втулках 25. Поворотная 45 рукоятка 26 с торцовыми зубьями 27 подвижно соединена с валом 24 и может перемещаться в осевом направлении. Поворотная рукоятка 26 фиксируется винтом 28 через пружину 29. При оттягивании рукоятки тор- 50 цовые зубья 27 выходят из зацепления с неподвижными зубьями кронштейна 20.

Нагревание или охлаждение контактируемых с кровью стенок теплообменного устройства осуществляется водой. 55 йля удаления посторонних взрывоопасных газовых смесей, а также охлаждения электромеханического привода 2 и блоков электросхемы в процессе работы в верхней части аппарата на выдвижном шасси установлен ьо воздушный вентилятор 30.

Электродвигатель 3 1 электромеханического привода питается от сети переменного тока через управляемый полупроводниковый вентиль 32, который отпирается импульсами, поступающими с электронной управляющей схемы 33. В зависимости от сдвига фазы отпираюших импульсов относительно фазы напряжения сети изменяется среднее напряжение, приложенное к якорю электродвигателя, а следовательно, и его число оборс тов. Сдвиг фазы на выходе управляющей схемы 33 пропорционалеч постоянному напряжению, пэступающему ча ее вход. С целью исключения влияния на скэрэсть якоря электэодвигателя напряжения питающей сети и изменения нагрузки на вход управляющей схемы 33 подается напряжение, равное разности напряжений, поступающих с движка ре гулировочного потенциометра 34 и тахогенератора 35, вал которого связан с якорем электродвигателя. Напряжение, снимаемое с тахэгенератэра, образует отрицательную обратную связь по скорости якоря электродвигателя.

При изменении положения движка регулировочного потенциометра якорь электродвигателя будет изменять скорость вращения до тех пор, пока напряжение, поступающее на вход управляющей схемы 33, не достигнет определенной величины, пропорциональной числу оборотов якоря электродвигателя.

При изменении нагрузки или напряжения питающей сети изменяется число оборотов якоря электродвигателя, что вызывает изменение напряжения снимаемого с тахэгенератэра 35, а сээтветственнэ и напряжения, пэступающегэ на вход схемы 33. В результате этэгэ изменяется сдвиг фазы управляющих импульсэв, а также среднее напряжение, пэступающее на якорь электродвигателя, и егэ скорость восстанавливается дэ заданной.

Зля обеспечения работы вручную применена муфта обгона двустороннего действия, обойма 36 которой жестко связана с червячным колесом 37 редуктора 38, а ступица 39 неподвижно закреплена на валу 40. Таким образом при работе от электродвигателя червячное колесо 37 и вал 40 жестко соединены, а при работе вручную они отсоединяются друг от друга с помощью водила

41, свободный конец которого выполнен в виде валика с посадочным местом для фиксации съемной рукоятки.

Лля обеспечения синусоидального закона движения штоков насосов, работающих в противофазе, и исключения погрешности их сдвига по фазе средний диск 42 крестовой муфты

43, обеспечивающей преобразование вращательных движений вала 40 в возвратно-пэ256169

7 ступательные движения штоков 44 насосов, шарнирно соединен с ползуном 45 кулисы, противоположные концы которой выполнены в виде штоков 44.

Величина ударного объема измеряется с помощью датчика, выполненного в виде потенциометра 46, жестко связанного с ходовым винтом 47 системы регулирования величины ударного объема. Б измеритель-! ное устройство введены нелинейные элект: ронные преобразователи сигналов потенцио-. метра 46, включенные в цепь показывающего прибора 48 через переключатель 49 диапазонов его шкалы, Для уменьшения габаритов и упрощения конструкции аппарата мостовые схемы системы измерения температуры крови и тепло * ! носителя связаны с одним показывающим прибором через общий переключатель.

Все элементы электросхемы и показываю- п шие приборы смонтированы на отдельном выдвижном шасси (на чертеже не показано), одна из стенок которого является лицевой панелью аппарата.

Формула изобретения

1. Аппарат искусственного кровообрашения, содержащий перфузионные насосы мамбанного типа с электромеханическим приводом, системой ручного привода и системами регулирования и измерения частоты пульса и величины ударного обьема, оксигенатор крови пенно-пленочного типа с системой сигнализации и остановки аппарата при кри-4 тическом снижении уровня крови в оксигенаторе, теплообменник с системой измереНия температуры крови и теплоносителя, со суд резервной крови, подвижно закрепленной 4р на вертикальной штанге, фильтр-провушку, газовые расходомеры, увлажнитель газов и магистральные трубки со сменными артери- альными канюлями и венозными катетарами, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что,с целью 4s уменьшения влияния знакопеременных нагрузок электромеханического привода, колеба: ний гидродинамического сопротивления и экстракорпоральной системе аппарата, а также колебаний напряжения в электросети íà sp частоту пульса путем стабилизации числа оборотов электродвигателя во всем диапазоне его регулирования, система регулирования частоты пульса выполнена в виде импульсной электронной схемы, выходной сиг- ы

"нвл которой коммутирует полупроводниковые управляемые вентили, установленные в цепи электродвигателя, и в нее введена тахометрическая обратная связь по скорости враще ния якоря электродвигателя. 60

2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью обеспечения синусоидального закона движения мембран двух перфузионных насосов, работающих в проти» всфазе, и исключения погрешности их сдвига по фазе, средний диск крестовой муфты, входящий в механизм регулирования длины хода штоков насосов, шарнирно соединен с ползуном кулисы, противоположные концы которой выполнены в виде штоков насосов.

3. Аппарат по п. 1, о т л и ч а юш и й— с я тем, что„с целью упрощения конструкILHH ручного привода и исклю жпы влияния усилия обратного хода упругих мембран nepi фузионных насосов на закон движения их штоков, устройство автоматического отключения из кинематической цепи электромеханического привода элементов "элеи. р ;,в;и атель— червячнЫй редуктор" выполне»о в «иде муфты обгона двустороннего действия, обойма которой жестко связана с червя пплм колесом редуктора, ступица пеподвим о закреплена на валу червячного колеса, а свободНый коНец водила муфть выполнен B виде валика с посадочным местом для фиксации сьемной рукоятки.

4, Аппарат по и, l, o т л и ч а ю ш и йс я тем, чтс с целью у мепьшешы погреш9 ности измерения величины ударного обьема

jH обеспечения возможности его с п:чета по одной линеГпюй шкале пок аываюшы о прибора, датчик регистрации величины хода штоков перфузиопных насосов, выполненный в виде потенциоме ра,. жестко связан с ходовым винтом сис: е.,,:-::гулирования величины ударного обьема, а в из;,к:t ительное устройство введены нелинейные электронные преобразователи clQ палов потенциометра, включенные в цепь показывающего прибора через перекюпочатель диапазонов его шкапы.

5. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью упрощения процесса эксплуатации и конструкции системы измерения в артериальной магистрали аппарата, а также повышения точности измерения, разделитель сред выполнен в виде упругой трубки с глухим концом, герметично установленной внутри фильтра-л овушкн и соединенной с манометр ом.

6.Аппаратпоп. l,отличаюшийс я тем, что, с целью уменьшения его габаритов и упрощения конструкции, мостовые схемы системы измерения ммпературы крови и теплоносителя связаны с одним показывающим прибором через общий переключатель.

7. Аппарат по и, l, î ò ë è i à ю ш и йс я тем, что, с целью упрощения процесса его эксплуатации и ремонта, все элементы ктросхемы и покаэые ъющие !(рпб Эры см )и256169 тированы на отдельном выдвижном шасси, одна из стенок которого является лицевой панелью.

8. Аппарат по пп. 1 и 7, о т л и ч а юm и и с я тем, что, с целью удаления посторонних взрывоопасных газовых смесей из аппарата, а также охлаждения электродвигателя и блоков электросхемы в процессе работы, в верхней части аппарата на выдвижном шасси установлен возп ушный вен-1О тиля тор.

9. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю ш и .йс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса пеногашения отсасываемой из полостей сердца крови путем увеличения фактической площади ее контакта с пеногасительными дисками сосуда резервной крови, на несущий стержень пеногасительного устройства надета воронка, опирающаяся своей наружной кромкой в кольцевую проточку корпуса центробежной камеры сосуда резервной крови, а перфорированные пеногасительные диски, закрепленные на несущем стержне, имеют сферическую форму поверхности, при этом диски большего диаметра расположены выпуклостью вниз, по направлению тока крови, а диски меньшего диаметра, чередуясь с дисками большего диаметра, расположены выпуклостью вверх, против тока крови.

10, Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю ш и йся тем, что, с целью упрощения процесса перемещения сосуда резервной крови по высоте штанги и фиксации его в требуемом положении, штанга имеет зубчатую рейку, а в несущий кронштейн сосуда резервной крови вмонтирована шестерня, с валом которой связана подпружиненная поворотная рукоятка, имеющая торцовые зубья, взаимодействующие в момент фиксации сосуда резервной крови с неподвижными торцовыми зубьями несущего кронштейна.

256 169

Составитель Н. Эскин

Редактор Н. Белявская Техред А. Демьянова Корректор С. Болдижар

Заказ 814/78 Тираж 652 II0д исное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4