Устройство для измерения давления крови в протезе сердца с пневматическим приводом

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик вн766593

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01,1178 (21) 2679788/28-13 с присоединением заявки11о (23) Приоритет

Опубликовано 3009,80. Бюллетень М9 36

Дата опубликования описания 300980 (51)М. Кл.

A 61 F 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 615.471:

:612.172.5:08 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И, Шумаков, Г. П. Иткин, В. В. Воробьев, В. A Мусев, В. Б. Парашин и И. A. Гуськов

Научно-исследовательский институт трансплантологии и искусственных органов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ

В ПРОТЕЗЕ СЕРДЦА С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ

ПРИВОДОМ

Иэобрет ение относит ся к медицин ской технике, а именно к протезам сердца, Известно устройство для измерения

° давления крови в протезе сердца с пневматическим приводом, которое содержит датчики давления и расхода воздуха, установленные в магистрали пневмопитания,соединяющей пневмопривод с протезом сердца,и блок измерения входного давления, выполненный в виде двух электрически управляемых клапанов, установленных в той же магистрали пневмопитания между пневмоприводом и датчиком.При подаче на клапаны управляющих сигналов выход пневмопривода. соединяется с атмосферой, а пневмокамера желудочка и магистраль пневмопитания образуют замкнУтУю полость.Когда сигнал с датчика расхода воздуха становится равным нулю,т.е. давление воздуха в полости уравнивается .с входным давлением крови, производится измерение этого давления по показаниям датчика давления воздуха.

Недостатки устройства в том, что его конструкция не позволяет уравнивать давления крови на выходе протеза сердца и воздуха в пневмоприводе, т.е. исключается воэможность измере ния выходного давления крови для получения полной -информации о режиме работы протеза сердца, а также в том, что иэ-за малого быстродействия устройства необходимо примерно на 1 с прерывать цикл работы протеза сердца, что приводит к снижению производительности последнего.

Целью изобретения является повышение быстродействия управления проте эом.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен блок измерения выходного давления крови, выполненный в виде последовательно соединенных дифференциатора, нуль-органа и схемы совпадени я, причем вход 6hoка измерения выходного давления соединен с выходом датчика расхода воздуха и входом блока измерения входного давления;

Кроме того, в устройстве блок измерения входного давления выполнен в виде нуль-органа, формирователя измерительного импульса и схемы совпадения, причем вход нуль-органа соединен с выходом датчика давления воздуха, а выход с входом формирова766593 теля измерительного импульса и входом схемы совпадения.

Кроме того, формирователь измерительного импульса выполнен в виде последовательно соединеНных сумматора, задатчика, схемы задержки и генератора линейно-изменяющегося напряжения.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит электрически связанные датчик 1 расхода воздуха и датчик 2 давления воздуха, установленные в магистрали 3 пневмопитания протеза 4 сердца.

В устройство установлен блок изме-! рени я выходного давления, выполненный в виде дифференциатора 5 сигнала датчика расхода воздуха, нуль-орган

6 и схема 7 совпадения, один вход которой соединен с выходом датчика 2 давления, а другой-с выходом нуль-органа 6.

Блок измерения входного давления выполнен в виде формирователя измерительного импульса и схемы измерения, включающей нуль-орган 8 и схему 9 совпадения. Вход нуль-органа 8 т соединен с выходом датчика 1 расхода воздуха, один вход схемы 9 совпадения соединен с выходом датчика 2 давления, а другой — с выходом нульоргана 8, Формирователь измерительного импульса выполнен в виде. последовательно соединенных э адатчика 10 периода измерений, схемы 11 регулируемой задержки, генератора 12 линейно-изменяющегося напряжения и сумматора 13.

Вход задатчика 10 периода измерения и один вход сумматора 13 соединены с выходом генератора 14 пневмопривода протеза сердца, а управляющий вход генератора 12 линейно-изменяющегося напряжения соединен с выходом нуль-органа 8.

Пневмопривод протеза 4 сердца функционально связан с устройством и содержит кроме генератора 14, задающего частоту и длительность систолы, а т акже уровни си ст оличе ского давления и диастолического вакуума, и электропневмопреобразователь 15, преобразующий сигнал генератора 14 в импульсы избыточного давления и вакуума в магистрали 3 пневмопитания насоса крови.

Устройство работает следующим образом.

Генератором 14 формируются электрические импульсы U«задающие частоту и длительность систолы протеза

4 сердца, а также уровни систолического давления и диастолического вакуума, Эле кт ропне вмопрео бр аз ов ат ель

15 преобразует электрические импульсы U â пневматические. Давление воздуха в магистрали 3 пневмопитания воспринимается датчиком 2, с выхода которого сигнал P поступает в блок измерения давления крови, Одновременно с датчика 1 расхода воздуха снимается сигнал V, В момент переключения фазы с диастолы на систолу давление в магистрали 3 пневмопитания начинает нарастать, Одновременно вследствие сжимаемости воздуха нарастает и его расход.

В момент времени 1 „, когда давление воздуха в магистрали пневмопитания и в протезе 4 сердца уравнивается с давлением в аорте, открывается выходной клапан протеза сердца, т.е, резко изменяется нагрузка пневмопривода. Пневмопривод не успевает мгновенно развить мощность, соответствующую изменившейся нагрузке, давление воздуха продолжает нарастать, а расход падает.

2О вых

Давление воздуха P„ в момент кд когда производная от сигнала V равна нулю, равно конечно-диастолическому давлению в аорте, Операция дифференцирования сигнала V, сравнения производной с нулевым уровнем и выделение момента времени

1 когда производная становится равной нулю, выполняются дифференциатором 5 и нуль-органом 6 . .Последний в

ЗО момент t

Блок измерения . входного давления р а бот ает следующим о бр аз ом.

Для измерения входного давления, а также систолического выходного давления в сигнал П„ вводятся специальные измерительные импульсы с формирователя измерительного импульса (показаны на фиг. 2 пунктиром), обеспечивающие линейное снижение избыточного давления воздуха в систолу до уровня систолического выходного давления и повышение давления воздуха в диастолу до уровня входного давления. Давление воздуха в магистрали 3 пневмопитания в момент когда расход воздуха в систолу становится равным нулю, равно систолическому выходному давлению, а в момент вх, когда расход воздуха в

Диастолу становится равным нулю, равно входному давлению. Операдия сравнения сигнала V с нулевым уровнем и выделение моментов времени t b х и когда сигнал V становится равным нулю, выполняется нуль-органом 8.

Последний в моменты живых. и свх, вырабатывает импульсы U ao s через схему 9 совпадения стробирующие сиг нал датчика 2 давления. Амплитуда импульсов на выходе схемы 9 совпадения

766593 пропорциональная величинам Р „, и

Рэ„ cooTветственно.

Формирователь измерительного импульса работает следующим образом.

Задатчик 10 обеспечивает синхронизацию работы формирователя с генератором 14 пневмопривода. Поскольку давление на выходе и на входе протеза 4 сердца изменяется сравнительно медленно, нет необходимости измерять их в каждом сердечном цикле, Поэтому задатчик 10 обеспечивает формирование импульсов с периодом, задаваемым оператором либо в режиме разового заФ пуска.

Схема 11 регулируемой задержки, выполненная в виде, например, одновибратора, служит для обеспечения временного сдвига измерительных импульсов относительно начала систолы и диастолы. Величина сдвига может .регулироваться оператором.

Импульсы с выхода схемы регулируемой задержки запускают генератор 12 линейно-изменяющегося напряжения, .фбрмирующий собственно измерительные .импульсы, которые через сумматор 13 подаются на электропневмопреобраэователь 15.

Импульс с выхода нуль-органа 8 прекращает генерацию измерительного импульса, возвращая пневмопривод в нормальный режим работы. Длительность измерительного импульса не превыша.ет 10 мс.

Таким образом, устройство обеспечивает возможность измерения выходного давления и повышение при этом быотродействия (время измерения не

:превышает 10 мс по сравнению с 1с .для известного устройства).

Устройство позволяет создать на его основе систему ручного или автоматического управления протез ами сердца и обеспечить физиологически адекватное управление ими при острой сердечной недостаточности и других состояниях, требующих частичной или

5 полной замены функции сердца.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения давлен ;я крови в протезе сердца с пневматическим приводом, содержащее последовательно соединенные датчик расхода воздуха, датчик давления воздуха и блок измерения входного,давле3$ ния крови„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьыения быстродействия управления протезом, в него введен блок измерения выходного давления крови„ выполненный в ви2О де последовательно соединенных дифференциатора, нуль-органа и схемы совпадения, причем вход блока измерения выходного давления соединен с выходом датчика воздуха и входом блока измерения входного давления, 2, Устройство по п,1, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что блок измерения входного давления выполнен в виде нуль-органа, формирователя измерительного импульса и схемы совпадеЗО ния, причем вход нуль-органа соединен с выходом датчика давления воздуха, а выход с входом формирователя измерительного импульса и входом схемы совпадения.

35 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь измерительного импульса выполнен в виде последовательно соединен. ных сумматора, задатчика, схемы за g держки и генератора линейно-изменяющегося напряжения.

766 59 3

Рис. 2

Составитель Л, Соловьев

Техред О. Легеза

Корректор В. Бутяга

Редактор Г. Прусова

Заказ 7036/2 Тираж 673 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного . комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патен-., r. Ужгород, ул. Проектная, 4